Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

Produksjon av en Nafion-belagt, redusert Grafén oksid/Polyaniline Chemiresistive Sensor til skjermen pH i sanntid under mikrobiell gjæring

Published: January 7, 2019 doi: 10.3791/58422
Automatic Translation
1, 1
1Products and Processes for Biotechnology, Engineering and Technology Institute Groningen, Faculty of Science and Engineering, University of Groningen

Summary

Her rapporterer vi protokollen for fabrikasjon av en Nafion-belagt, polyaniline-functionalized, electrochemically redusert Grafén og chemiresistive mikro pH sensor. Chemiresistor-basert, SSD mikro pH sensor kan oppdage pH endringer i sanntid under en Lactococcus lactis gjæringsprosess.

Abstract

Her rapporterer vi prosjektering av en SSD mikro pH sensor basert på polyaniline-functionalized, electrochemically redusert Grafén oksid (ERGO-PA). Electrochemically redusert Grafén og fungerer som gjennomfører laget og polyaniline fungerer som en pH-sensitive lag. PH-avhengig ledningsevne polyaniline oppstår ved doping hull under protonation og dedoping hull under deprotonering. Vi fant at en ERGO-PA SSD elektrode ikke var funksjonelt som sådan i gjæring prosesser. Electrochemically aktive artene som bakterien produserer under gjæringsprosessen forstyrre elektrode svaret. Vi brukt har Nafion som et proton ledende lag over ERGO-PA. Nafion-belagt elektrodene (ERGO-PA-NA) viser en god følsomhet av 1.71 Ω/pH (pH 4-9) for chemiresistive sensor målinger. Vi testet ERGO-PA-NA elektroden i sanntid i gjæring av Lactococcus lactis. Veksten av L. lactis, endret pH i mediet fra pH 7.2 til pH 4.8 og motstanden av ERGO-PA-NA SSD elektroden endret fra 294.5 Ω til 288.6 Ω (5.9 Ω per 2,4 pH-enhet). PH svar ERGO-PA-NA elektroden sammenlignet med responsen av en konvensjonell glass-basert pH elektrode viser at referanse-mindre SSD microsensor matriser operere med hell på en mikrobiologisk gjæring.

Introduction

pH spiller en viktig rolle i mange kjemiske og biologiske prosesser. Selv små endringer i pH-verdi endrer prosessen og påvirke utfallet av prosessen. Derfor er det nødvendig å overvåke og kontrollere pH-verdi under hvert stadium av eksperimenter. Glass-basert pH elektroden har blitt brukt til å overvåke pH i mange kjemiske og biologiske prosesser, selv om bruken av et glass elektrode utgjør flere begrensninger å måle pH. Glass-basert pH elektroden er relativt store og skjøre små lekkasjer av elektrolytt inn prøven er mulig. Videre elektroden og elektronikk er relativt dyrt for programmer i 96-brønnen screening gjæring systemer. Videre elektrokjemiske sensorene er invasiv og forbruke prøven. Derfor er det hensiktsmessig å bruke ikke-invasiv, referanse-mindre sensorer.

I dag, er miniatyriserte reaksjon systemer favorisert i mange kjemiteknikk og bioteknologi programmer som disse microsystems gir forbedrede kontroll, sammen med mange andre fordeler over deres makro systemet analogs. For å overvåke og kontrollere parametere i en miniatyriserte system er en utfordrende oppgave som størrelsen på sensoren til å måle, for eksempel, pH og O2, må reduseres også. Vellykket produksjon av microreactors for biologiske systemer krever forskjellige typer analyseverktøy for prosess. Derfor spiller utviklingen av smart microsensors en viktig rolle i å utføre biologiske prosesser i microreactors.

Nylig har det vært flere forsøk på å utvikle smart pH sensorer bruker chemiresistive sensing materialer som Karbonnanorør og gjennomføre polymerer1. Disse chemiresistive sensorer krever ingen referanse elektrode og er enkelt å integrere med elektroniske kretser. Vellykket chemiresistive sensorer gjør det mulig å produsere smarte sensorer som er kostnadseffektiv og lett å produsere, krever et lite volum for testing, og er ikke-invasiv.

Her rapporterer vi en metode for å utvikle en elektrode med polyaniline-functionalized, electrochemically redusert Grafén oksid. Chemiresistive elektroden fungerer som en pH-sensor i en L. lactis gjæring. L. lactis er en lactic syre-produksjon bakterie brukes i Fermentering av mat og konserveringsmiddel prosesser. Under gjæring, produksjon av melkesyre senker pH og bakterien stopper voksing på en lav pH2,3,4.

En gjæring medium er en kompleks kjemisk miljø som inneholder peptider, salter og redoks molekyler som pleier å forstyrre sensor overflaten5,6,7,8,9. Denne studien viser at en pH sensor basert på chemiresistive materiale med et riktig overflaten beskyttelse kan brukes til å måle pH i denne typen komplekse gjæring media. I denne studien vi bruke Nafion som beskyttelse laget for polyaniline-belagt, electrochemically redusert Grafén og måle pH i sanntid i en L. lactis gjæring.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. forberedelse av grafitt oksid

Merk: Grafitt oksid er utarbeidet etter Hummers' metoden10,11.

  1. Legge til 3 g grafitt i 69 mL konsentrert H2så4 og rør løsningen til grafitt har helt spredt. Legge 1,5 g av natrium nitritt og la den 1t under omrøring. Deretter plass beholderen i en isbadet.
  2. Legg 9 g av kaliumpermanganat til spredning og fjern beholderen fra isbadet. Tillate løsningen å varme opp til romtemperatur.
  3. Først Legg 138 mL destillert vann dropwise. Deretter Fortsett å legge til 420 mL destillert vann. Opprettholde temperaturen på 90 ° C i 15 min med en kokeplate. Legge til 7,5 mL av 30% hydrogenperoksid spredning.
  4. Samle produktet med sentrifugering 10.000 x g for 20 min og kast den supernatant løsningen. Vask pellet 4 x med dobbel-destillert vann og 2 x med en 10% HCl (v/v) løsning. Til slutt, vaske det 2 x med etanol og tørke det ved 50 ° C i ovnen.

2. gå avsatt elektrode forberedelse

  1. Spre 10 mg av grafitt oksid i 10 mL vann og deretter sonicate det i ultralydbad 6 h.
  2. Fjerne unexfoliated grafitt oksid flak av sentrifugering i 30 min på 2700 x g. Forkast solid partikler etter sentrifugering og bruk nedbryting for videre studier.
    Merk: Vi brukt denne exfoliated gå flak spredning som lager løsning.
  3. Fortynne gå lagerløsning todelt. Alltid forberede en fersk gå fungerende løsning fra lager løsning.
  4. Legg 2 µL av GO arbeider løsningen på en utsatt interdigitated gull elektrode (figur 1A og figur 2). Etter slippe avstøpning, tørr elektroden ved romtemperatur for 12 h. Dette er gå avsatt elektroden.

3. reduksjon av gå til Electrochemically redusert Graphene oksid

  1. Sett elektroden elektrodeholderen polydimethylsiloxane (PDMS) (underdel). Plass den andre delen av elektrodeholderen, som fungerer som en løsning reservoaret på elektroden som vist i figur 1A - 1 C. Samle innehaverne av klipping de to delene sammen med to binders. Kontroller at PDMS innehaveren ikke dekker delen gå avsatt elektroden.
  2. Pipetter 300 µL av 0,2 M fosfatbuffer (pH 7) i reservoaret. Deretter plassere referansen og counter elektroden i løsningen slik at elektrodene er plassert nær overflaten av GO filmen, som vist i figur 1 c. Dette oppsettet fungerer som en elektrokjemiske cellen utføre elektrokjemiske reduksjon av går og til polyaniline deponi.
  3. Koble til elektrodene med potentiostat som er koblet til en datamaskin for datainnsamling. Bruke sykliske voltammetry for elektrokjemiske reduksjon: velge 0-1.2 V som en potensiell rekkevidde og 50 mV/s som avsøkingshastigheten. Sykle spenningen over elektroden mellom 0 til-1.2 V 10 x (Figur 3).
  4. Fjerne elektroden fra abonnenten eksperimentet, og gjentatte ganger vaskes det med dobbel-destillert vann. Tørk elektroden i en ovn ved 101 ° C i 12 h.
  5. Når elektroden er tørr, fjerne elektroden fra ovnen og la den avkjøles til romtemperatur. Deretter måle ledningsevne elektroden med et multimeter. Elektroden som nå omtales som en electrochemically redusert Grafén oksid (ERGO) elektrode.

4. Polyaniline Functionalization av den ERGO elektrode

  1. Forberede 10 mM anilinhud monomer polyaniline functionalization. Oppløse 5 µL av 10 mM anilin i 5 mL 1 H M2så4.
  2. For polyaniline functionalization, legge til 300 µL av anilin monomer løsning reservoaret. Plass elektroden ERGO avsatt i elektrodeholderen som beskrevet i fremgangsmåten for gå reduksjon.
  3. Bruke sykliske voltammetry for electropolymerization av anilin for å functionalize ERGO i ERGA-polyaniline (ERGO-PA): Velg 0 til 0,9 V som en potensiell rekkevidde og 50 mV/s som avsøkingshastigheten. Sykle spenningen over elektroden mellom 0 til 0,9 V 50 x (Figur 4).
  4. Etter polyaniline avsetning, fjerne elektroden og vaske det gjentatte ganger med dobbel-destillert vann. Tørk elektroden ved 80 ° C i ovnen i 12 h.
  5. Fjern elektroden fra ovnen og la den avkjøles til romtemperatur før måling ledningsevne elektroden med et multimeter.
  6. Forberede en pH 5 buffer løsning ved å legge til 0,2 M NaOH Britton-Robinson buffer løsning til pH 5 (se trinn 5.1). Holde elektroden i buffer ved pH 5 24 h.
    1. For å forberede en Britton-Robinson universell buffer løsning, bland 0.04 mol fosforsyre 0.04 mol av eddiksyre og 0.04 mol borsyre 0,8 l ultrapure vann. Legge til 0,2 M natriumhydroksid dropwise buffer løsning til ønsket pH4. Legg ultrapure vann til det siste bindet er 1 L.

5. ERGO-PA elektrode Testing på ulike pH (før kalibrering før Nafion belegg)

  1. Etter condition elektroden i en pH 5 buffer løsning, måle motstanden i elektroden løsninger av en annen pH (fra pH 4 til pH 9; se figur 5).
    1. For denne målingen, dyppe elektroden direkte i buffer løsning og koble den andre delen av elektroden til den datastyrte potentiostat for datainnsamling. Endre pH ved titrating med 0,2 M NaOH.
    2. Velge chronopotentiometry eller amperometry i-t-kurve fra listen over teknikker og bruke en 100 mV potensiell forskjell til elektroden.
      Merk: Potentiostat måler gjeldende mot tiden. Programvaren kontrollere potentiostat gir en grafisk fremstilling av gjeldende mot tiden.
    3. Bruke Ohms lov (motstand er lik spenningen delt gjeldende) til å beregne motstanden verdien fra målt gjeldende og anvendt spenning.
  2. Etter målinger, tørr elektroden ved romtemperatur for 12 h.

6. forberedelse av Nafion-belagt ERGO-PA elektroden

  1. Legge til 5 µL av 5 wt % Nafion på ERGO-PA elektroden og tørr elektroden ved romtemperatur for 12 h.
  2. Etter Nafion belegget, holde elektroden i buffer løsning ved pH 5 for 24 timer før pH målinger.
  3. Etter condition i pH 5, Fjern Nafion-belagt ERGO-PA elektroden (ERGO-PA-NA) og måle motstanden i elektroden fra pH 4 til pH 9 som nevnt i pkt. 5.1 (figur 6).

7. utarbeidelse av L. lactis kultur Medium

  1. Legge til 9,3 g M17 pulver i 250 mL ultrapure vann. Sakte røre løsningen til pulveret oppløses helt. Autoclave løsningen på 121 ° C i 15 min.
  2. Ta en 250-mL sterilisert kolbe med en magnetisk rørestang bar og legge til 50 mL av sterilisert M17 mediet kolbe. Legg deretter til 8 mL autoklaveres 1 M glukose løsning. Vaksinere løsningen med 10 µL av en L. lactis kultur, tidligere vokst i samme kultur medium.
    Merk: Bakterielle belastningen ble Hentet fra Jan Kok, molekylær arvelighetsforskning, Universitetet i Groningen.
  3. Plasser flasken inokulerte kultur medium 18 h på en magnetisk rørestang plate i inkubasjon ovn på 30 ° C under omrøring og overvåke pH.

8. testing av ERGO-PA-NA pH respons i et L. lactis gjæring eksperiment

  1. Plasser ERGO-PA-NA elektroden i L. lactis kulturen og lukke den med en bomull plugg. Deretter plasser oppsettet i termostaten på 30 ° C å vokse L. lactis.
  2. Bruke 100 mV elektrode og måle gjeldende mot tiden.
  3. Ta 0,5 mL prøver på ulike tidspunkt (se, for eksempel figur 7) til å måle off-line optisk densitet ved 600 nm og pH med en konvensjonell glass elektrode. Fortsett målene til den optiske densitet for kulturen blir konstant, indikerer at bakterier ikke vokser lenger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Utseendet til en sterk reduksjon topp rundt-V 1,0 (Figur 3) illustrert reduksjon av gå til ERGO12,13,14,22. Intensiteten av toppen, avhenger av antall gå lag på elektroden. En tykk svart film dekket helt gull ledningene på elektroden. På det tidspunktet, var de to isolerte gull elektrodene ledende fordi farten koblet to gull elektrode ledningene. Electropolymerization av anilin avsatt en grønn film på ERGO15,16,17,18,19,20,21, 22. Denne grønne fargen er en indikasjon på dannelsen av et ledende polyaniline lag på ERGO. Ledningsevne ERGO elektroden (motstand reduksjon) økt etter polyaniline functionalization.

Når vi setter ERGO-PA elektroden i en løsning med en pH mellom 4 og 9, økt gjeldende verdi (figur 5) doping og dedoping hull under protonation/deprotonering prosessen i ERGO-PA (figur 2)22. Ønsket pH-verdi for måling av gjeldende verdi for ERGO-PA elektroden ble innhentet av titrating Britton-Robinson buffer løsning med 0,2 M NaOH. Derfor for hvert tillegg av 0,2 M NaOH, gjeldende verdi av elektroden økte (figur 5 og figur 6). Responsen av elektroden var umiddelbart stabilt da tillegg av 0,2 M NaOH stoppet på en bestemt pH.

En tynn film av proton-ledende Nafion dannet etter løsemiddelet fordampet ved romtemperatur. Ledningsevne elektroden var ikke påvirket mye, men noen ohm forskjell i motstanden verdien oppstod og endret base gjeldende verdi for ERGO-PA elektroden. Lik ERGO-PA elektroden, motstanden av ERGO-PA-NA elektroden endres når pH i buffer løsning endret fra 4 til 9, som vist i figur 618.

Etter å plassere ERGO-PA-NA elektroden inne L. lactis kulturen, gjeldende redusert utgangspunktet og tok litt tid å nå et stabilt verdi. Når veksten av L. lactis startet, gjeldende av ERGO-PA-NA reduseres gradvis. Nedgangen i gjeldende akselerert i eksponentiell vekst-fasen av L. lactis og nådd en stabil verdi på slutten av vekst (figur 7)18. Den endelige verdien av gjeldende (eller motstand) er sammenlignbare med gjeldende verdi for ERGO-PA-NA elektroden testet i buffer løsning (pH 4-7), som vist i rammemargen i figur 7.

Figure 1
Figur 1: bilder av bunnen (venstre) og øvre (høyre) del av den PDMS elektrodeholderen. (A) samlet cellen med (B) referanse og (C) counter elektroden. (D) interdigitated gull elektrode med skala bar i centimeter. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: skjematisk av ERGO-PA-avsatt interdigitated gull elektroden med en grafisk representasjon av ERGO og PA dannelse. Bildet viser også hull doping på ERGO-PA under protonation. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: syklisk voltammetry gå tiltak med ulike gå konsentrasjoner frekvensen skanning av 50 mV/s. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: syklisk voltammetry polyaniline program frekvensen skanning av 50 mV/s. Første 10 skanner fra totalt 50 vises. Loddrett pilen markerer utviklingen av gjeldende økningen under skanner, og vannrett pilene merke retning av spenning skanningen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: motstanden verdien av ERGO-PA elektroden mot pH 4 å 9. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6: motstanden verdien av ERGO-PA-NA elektroden mot pH 4 å 9. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 7
Figur 7: sanntid kontinuerlig pH endring av ERGO-PA-NA under L. lactis gjæring. Rammemargen viser forventet motstand verdien av ERGO-PA-NA for pH 4-7 målt i Britton-Robinson buffer løsning. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Det er viktig at farten lag helt dekker gull elektrode ledningene etter at Cospatric av gå. Hvis gull elektrodene ikke er dekket med gå, vil polyaniline ikke bare innskudd på ERGO, men også på synlig gull elektrode ledninger direkte. Deponering av polyaniline på gull elektrode ledninger kan ha konsekvenser på resultatene av elektroden. Etter reduksjon av gå til ERGO tørket elektroden ved 100 ° C å styrke bånd mellom ERGO laget og gull elektrode ledningene. Motstanden av hver elektrode varierer basert på antall gå lag som er avsatt på gull elektrodene. Derfor er det viktig å ha samme konsentrasjonen av går for hver elektrode, og det er vanskelig å produsere elektroden med en motstand i et forhåndsdefinert område som er kompatibel med måle krets. Dette begrenser lett masseproduksjon av elektrodene.

Utarbeidelse av redusert Grafén oksid/polyaniline med en elektrokjemisk metode har noen fordeler over andre rapporterte forberedelse metoder. Metoden elektrokjemiske presenteres her krever ikke sterkt redusere og Oksiderende stoffer (f.eks., hydrazine og ammonium persulfate)23,26. I tillegg materialet er direkte avsatt på elektroden og ingen ytterligere behandling er nødvendig, å gjøre fabrikasjon prosessen raskere og enklere. Som er electrochemically redusert i situ, oppnås en god forbindelse mellom gull og graphene, gjør pH elektroden mer robust.

Equilibrating ERGO-PA elektroden i en buffer med en pH mellom 3 og 9 før Nafion forbedret følsomheten på elektroden (data ikke vist). Utelate dette trinnet krever en soaking på ERGO-PA-NA elektrodene i en buffer pH 5 for mer enn 24 timer før bruk.

Videre være ERGO-PA elektroden tørre før Nafion. En våt ERGO-PA elektrode resulterte i en vandig lag mellom ERGO-PA og Nafion og økt responstid for pH sensoren. Motstand eller målte strøm av ERGO-PA-NA løsninger med forskjellige pH varierte mellom elektrodene. Denne variasjonen i motstand eller gjeldende for hver elektrode, sannsynligvis skyldes forskjellen i antall gå lag avsatt på gull elektrode ledninger. Akkurat som med andre pH elektroder er riktig kalibrering av ERGO-PA-NA elektroden nødvendig for å oppnå pålitelige pH-verdier.

Etter å plassere elektroden inne L. lactis kultur, er en innledende stabilisering tid nødvendig for å oppnå en konstant strøm. L. lactis gjæring er første pH 7.2. Under veksten av L. lactiskonverteres glukose til biomasse og til melkesyre som Forsurer gjæring væsken. Veksten stopper når pH i gjæring mediet blir for lav til å støtte riktig vekst eller når det er ingen glukose venstre. Gjeldende (eller motstand) verdien av ERGO-PA-NA før og etter vekst er lik gjeldende (eller motstand) verdien av ERGO-PA-NA tidligere kalibrert i forskjellige buffer løsninger. Første pH og slutt pH i L. lactis gjæring mediet ble bekreftet ved hjelp av en konvensjonell glass pH elektrode.

PH sensoren kan enkelt produseres internt bruker billig kjemikalier. De lave produksjonskostnadene tillate forskere å bruke denne elektrode i applikasjoner var et stort antall pH elektrodene er nødvendig (f.ekspå en bakteriell gjæring screening plattform). En annen anvendelse av pH elektroden er tenkt i situasjoner hvor spredningen av KCl fra en konvensjonell glass pH elektrode i måling løsningen ikke er ønsket. PH elektroden i denne protokollen har ingen interne væsker som kan spre i utvalget.

Kompatibiliteten til chemiresistive sensoren med tilgjengelige trådløse elektroniske kretser1,27 gjør det mulig å utvikle programmer som bruker trådløs pH sensorer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne bekrefter Universitetet i Groningen for økonomisk støtte.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Graphite flakes Sigma Aldrich
Sulfuric acid (H2SO4) Merck
Sodium nitrite (NaNO2) Sigma Aldrich
Potassium permanganate (KMnO4) Sigma Aldrich
30 % H2O2 Sigma Aldrich
HCL Merck
Aniline Sigma Aldrich
5wt % Nafion Sigma Aldrich
M17 powder BD Difco
Phosphoric acid (H3PO4) Sigma Aldrich
Boric acid (HBO3) Merck
Acetic acid Merck
Sodium Hydroxide Sigma Aldrich
Potassium dihydrogen phosphate Sigma Aldrich
Dipostassium hydrogen phosphate Sigma Aldrich
Au Interdigitated electrodes BVT technology - CC1 W1
Potentiostat CH Instruments Inc (CH-600, CH-700)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gou, P., et al. Carbon Nanotube Chemiresistor for Wireless pH Sensing. Scientific Reports. 4, 4468 (2014).
  2. Hols, P., et al. Conversion of Lactococcus lactis from homolactic to homoalanine fermentation through metabolic engineering. Nature Biotechnology. 17, 588-592 (1999).
  3. Luedeking, R., Piret, E. L. A kinetic study of the lactic acid fermentation. Batch process at controlled pH. Journal of Biochemical and Microbiological Technology and Engineering. 1, 393-412 (1959).
  4. Britton, H. T. S., Robinson, R. A. Universal buffer solutions and the dissociation constant of veronal. Journal of the Chemical Society. 0, 1456-1462 (1931).
  5. Ambrosi, A., Chua, C. K., Bonanni, A., Pumera, M. Electrochemistry of Graphene and Related Materials. Chemical Reviews. 114, 7150-7188 (2014).
  6. Xie, F., Cao, X., Qu, F., Asiri, A. M., Sun, X. Cobalt nitride nanowire array as an efficient electrochemical sensor. Sensors and Actuators B. 255, 1254-1261 (2018).
  7. Xie, F., Liu, T., Xie, L., Sun, X., Luo, Y. Metallic nickel nitride nanosheet: An efficient catalyst electrode for sensitive and selective non-enzymatic glucose sensing. Sensors and Actuators B. 255, 2794-2799 (2018).
  8. Xie, L., Asiri, A. M., Sun, X. Monolithically integrated copper phosphide nanowire: An efficient electrocatalyst for sensitive and selective nonenzymatic glucose detection. Sensors and Actuators B. 244, 11-16 (2017).
  9. Wang, Z., et al. Ternary NiCoP nanosheet array on a Ti mesh: A high-performance electrochemical sensor for glucose detection. Chemical Communications. 52, 14438-14441 (2016).
  10. Hummers, W. S. Jr, Offeman, R. E. Preparation of Graphitic oxide. Journal of the American Chemical Society. 80, 1339 (1958).
  11. Kumar, S., Chinnathambi, S., Munichandraiah, N., Scanlon, L. G. Gold nanoparticles anchored reduced graphene oxide as catalyst for oxygen electrode of rechargeable Li-O2 cells. RSC Advances. 3, 21706-21714 (2013).
  12. Guo, H. L., Wang, X. F., Qian, Q. Y., Wang, F. B., Xia, X. H. A green approach to the synthesis of graphene nanosheets. ACS Nano. 3, 2653-2659 (2009).
  13. Ramesha, G. K., Sampath, S. Electrochemical Reduction of Oriented Graphene Oxide Films: An in Situ Raman Spectroelectrochemical Study. The Journal of Physical Chemistry C. 113, 7985-7989 (2009).
  14. Amal Raj, A., Abraham John, S. Fabrication of Electrochemically Reduced Graphene Oxide Films on Glassy Carbon Electrode by Self-Assembly Method and Their Electrocatalytic Application. The Journal of Physical Chemistry C. 177, 4326-4335 (2013).
  15. Bhadani, S. N., Gupta, M. K., Sen Gupta, S. K. Cyclic voltammetry and conductivity investigations of polyaniline. Journal of Applied Polymer Science. 49, 397-403 (1993).
  16. Genies, E. M., Tsintavis, C. Redox mechanism and electrochemical behaviour or polyaniline deposits. Journal of Electroanalytical Chemistry. 195, 109-128 (1985).
  17. Jannakoudakis, P. D., Pagalos, N. Electrochemical characteristics of anodically prepared conducting polyaniline films on carbon fibre supports. Synthetic Metals. 68, 17-31 (1994).
  18. Deshmukh, M. A., Celiesiute, R., Ramanaviciene, A., Shirsat, M. D., Ramanavicius, A. EDTA_PANI/SWCNTs Nanocomposite Modified Electrode for Electrochemical Determination of Copper (II), Lead (II) and Mercury (II) Ions. Electrochimica Acta. 259, 930-938 (2018).
  19. Deshmukh, M. A., et al. EDTA-Modified PANI/SWNTs Nanocomposite for Differential Pulse Voltammetry Based Determination of Cu(II) Ions. Sensors and Actuators B Chemical. 260, 331-338 (2018).
  20. Deshmukh, M. A., Shirsat, M. D., Ramanaviciene, A., Ramanavicius, A. Composites Based on Conducting Polymers and Carbon Nanomaterials for Heavy Metal Ion Sensing (Review). Critical Reviews in Analytical Chemistry. 48, 293-304 (2018).
  21. Deshmukh, M. A., et al. A Hybrid Electrochemical/Electrochromic Cu(II) Ion Sensor Prototype Based on PANI/ITO-Electrode. Sensors and Actuators B Chemical. 248, 527-535 (2017).
  22. Chinnathambi, S., Euverink, G. J. W. Polyaniline functionalized electrochemically reduced graphene oxide chemiresistive sensor to monitor the pH in real time during microbial fermentations. Sensors and Actuators B Chemical. 264, 38-44 (2018).
  23. Sha, R., Komori, K., Badhulika, S. Amperometric pH Sensor Based on Graphene-Polyaniline Composite. IEEE Sensors Journal. 17 (16), 5038-5043 (2017).
  24. Huai-Ping, C., Xiao-Chen, R., Ping, W., Shu-Hong, Y. Flexible graphene-polyaniline composite paper for high-performance supercapacitor. Energy & Environmental Science. 6, 1185-1191 (2013).
  25. Xiang, J., Drzal, L. T. Templated growth of polyaniline on exfoliated graphene nanoplatelets (GNP) and its thermoelectric properties. Polymer. 53, 4202-4210 (2012).
  26. Xiangnan, C., et al. One-step synthesis of graphene/polyaniline hybrids by in situ intercalation polymerization and their electromagnetic properties. Nanoscale. 6, 8140-8148 (2014).
  27. Azzarelli, J. M., Mirica, K. A., Ravnsbæk, J. B., Swager, T. M. Wireless gas detection with a smartphone via rf communication. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (51), 18162-18166 (2014).

Tags

Bioteknologi problemet 143 redusert Grafén oksid polyaniline chemiresistor potentiometric pH sensor microsensor bakteriell gjæring
Produksjon av en Nafion-belagt, redusert Grafén oksid/Polyaniline Chemiresistive Sensor til skjermen pH i sanntid under mikrobiell gjæring
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chinnathambi, S., Euverink, G. J.… More

Chinnathambi, S., Euverink, G. J. Manufacturing of a Nafion-coated, Reduced Graphene Oxide/Polyaniline Chemiresistive Sensor to Monitor pH in Real-time During Microbial Fermentation. J. Vis. Exp. (143), e58422, doi:10.3791/58422 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter