Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

Tillverkning av en Nafion-belagd, minskad grafen oxid/Polyaniline Chemiresistive Sensor för att övervaka pH i realtid under mikrobiell fermentering

Published: January 7, 2019 doi: 10.3791/58422

Summary

Här rapporterar vi protokollet för tillverkning av en Nafion-belagd, polyaniline-functionalized, elektrokemiskt reducerade grafen oxiden chemiresistive micro pH-sensor. Denna chemiresistor-baserade, solid-state micro pH-sensor kan upptäcka pH-förändringar i realtid under en Lactococcus lactis jäsningsprocessen.

Abstract

Vi rapporterar här, konstruktion av en solid-state micro pH-sensor baserat på polyaniline-functionalized, elektrokemiskt reducerade grafen oxiden (ERGO-PA). Elektrokemiskt reducerade grafen oxiden fungerar som det ledande lagret och polyaniline som ett pH-känsliga lager. PH-beroende ledningsförmåga polyaniline uppstår genom doping hål under protonation och den dedoping hål under deprotonation. Vi fann att en ERGO-PA solid-state elektrod inte var funktionellt som sådan i jäsningsprocesser. De elektrokemiskt aktiva arter som bakterierna producerar under jäsningsprocessen störa elektrod svaret. Vi tillämpat framgångsrikt Nafion som en proton-genomför lager över ERGO-PA. De Nafion-belagda elektroderna (ERGO-PA-NA) visar en bra känslighet på 1,71 Ω och pH (pH 4-9) för chemiresistive sensor mätningar. Vi testade ERGO-PA-NA elektroden i realtid i jäsning av Lactococcus lactis. Under tillväxten av L. lactis, ändras pH-värdet i mediet från pH 7,2 pH 4.8 och motståndet av ERGO-PA-NA solid-state elektroden ändrats från 294.5 Ω till 288,6 Ω (5,9 Ω per 2,4 pH-enheter). ERGO-PA-NA elektroden jämfört med svaret från en konventionell glasbaserade pH-elektrod pH svar visar att referens-mindre solid-state mikrogivare arrayer fungerar framgångsrikt i en mikrobiologisk jäsning.

Introduction

pH spelar en viktig roll i många kemiska och biologiska processer. Även små förändringar i pH värdet förändra processen och påverka negativt resultatet av processen. Därför är det nödvändigt att övervaka och styra pH-värdet under varje skede av experiment. Glas-baserade pH-elektroden har använts framgångsrikt att övervaka pH i många kemiska och biologiska processer, även om användningen av en glaselektrod utgör flera begränsningar att mäta pH. Glas-baserade pH-elektroden är relativt stor, ömtåligt och små läckage av elektrolyten i provet är möjliga. Dessutom den elektrod och elektronik är relativt dyra för applikationer i 96 brunnar screening jäsning system. Dessutom de elektrokemiska sensorerna är invasiv och förbrukar provet. Därför är det mer fördelaktigt att använda icke-invasiv, referens-mindre sensorer.

Miniatyriserade reaktion system är numera gynnad i många kemiteknik och bioteknik som dessa microsystems få förbättrad processtyrning, tillsammans med många andra fördelar jämfört med deras makro system analoger. För att övervaka och kontrollera parametrarna i en miniatyriserade system är en utmanande uppgift som storleken på sensorn för att mäta, till exempel, pH och O2måste minimeras också. Den framgångsrika tillverkningen av microreactors för biologiska system kräver olika typer av analysverktyg för processövervakning. Därför spelar utvecklingen av smarta mikrosensorer en betydande roll vid genomförandet av biologiska processer i microreactors.

Nyligen har det varit flera försök att utveckla smart pH sensorer med chemiresistive avkänning material såsom kolnanorör och genomföra polymerer1. Dessa chemiresistive sensorer kräver ingen referenselektrod och är lätt att integrera med elektroniska kretsar. Framgångsrika chemiresistive sensorer gör det möjligt att producera smarta sensorer som är kostnadseffektiva och lätt att tillverka, kräver en liten volym för att testa, och är icke-invasiv.

Vi rapporterar här, en metod för att utveckla en elektrod med polyaniline-functionalized, elektrokemiskt reducerade grafen oxiden. Chemiresistive elektroden fungerar som en pH-sensor under en L. lactis jäsning. L. lactis är en mjölksyra-syra-producerande bakterie som används i mat jäsning och konserverande livsmedelsprocesser. Under jäsningen, produktion av mjölksyra sänker pH och bakterien slutar växa vid ett lågt pH2,3,4.

En jäsning medium är en komplex kemisk miljö som innehåller peptider, salter och redoxmolekyler som tenderar att störa sensorn ytan5,6,7,8,9. Denna studie visar att en pH-sensor baserad på chemiresistive material med en ordentlig ytskydd lager kunde användas att mäta pH i denna typ av komplexa jäsning media. I denna studie använder vi framgångsrikt Nafion som skydd lagret för polyaniline-belagt, elektrokemiskt reducerade grafen oxiden för att mäta pH i realtid under en L. lactis jäsning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. beredning av grafit oxid

Obs: Grafit oxid är upprättad enligt kolibrierna metod10,11.

  1. Tillsätt 3 g grafit i 69 mL koncentrerad H24 och rör lösningen tills grafiten har helt spridda. Tillsätt 1,5 g natriumnitrit och lämna den för 1 h under omrörning. Sedan placera behållaren i ett isbad.
  2. Tillsätt 9 g kaliumpermanganat i förskingringen och ta bort behållaren från isbadet. Låt lösningen värmas till rumstemperatur.
  3. Lägg först till 138 mL destillerat vatten droppvis. Fortsätt sedan att lägga till 420 mL destillerat vatten. Hålla temperaturen vid 90 ° C under 15 minuter med en kokplatta. Tillsätt 7,5 mL 30% väteperoxid till spridningen.
  4. Samla produkten genom centrifugering vid 10 000 x g i 20 min och Kassera supernatanten. Tvätta pelleten 4 x med varmt dubbeldestillerat vatten och 2 x med en 10% HCl (v/v) lösning. Slutligen, tvätta det 2 x med etanol och torka den vid 50 ° C i ugnen.

2. gå-deponeras elektrod förberedelse

  1. Skingra 10 mg av grafit oxid i 10 mL vatten och sedan Sonikera det i ett ultraljudsbad för 6 h.
  2. Ta bort unexfoliated grafit oxid flingor genom centrifugering för 30 min vid 2700 x g. Kassera de fasta partiklarna efter centrifugering och använda supernatanten för ytterligare experiment.
    Obs: Vi använde denna exfolierad GO flingor dispersion som stamlösning.
  3. Späd stamlösningen gå två gånger. Alltid förbereda en färsk GO fungerande lösning från stamlösning.
  4. Tillsätt 2 µL av arbetslösning gå ovanpå en exponerade interdigitating guld elektrod (figur 1A och figur 2). Efter släpp gjutning, torka elektroden i rumstemperatur i 12 h. Detta är den GO-deponeras elektroden.

3. minskning av gå till elektrokemiskt reducerade grafen oxiden

  1. Infoga elektroden i Polydimetylsiloxan (PDMS) Elektrodhållare (botten bit). Placera den andra delen av elektrodhållare, som fungerar som en lösning reservoar, ovanpå elektroden som visas i figur 1A - 1 C. Montera hållarna genom klippning de två delarna tillsammans med två gem. Kontrollera att innehavaren av PDMS inte täcker å GO-deponeras elektrod.
  2. Pipettera 300 µL 0,2 M fosfatbuffert (pH 7) i behållaren. Sedan placera referensen och counter elektroden i lösningen på ett sådant sätt att elektroderna är placerade nära ytan av GO filmen, som visas i figur 1 c. Denna uppsättning fungerar som en elektrokemisk cell att utföra elektrokemisk reduktion av GO och för polyaniline nedfall.
  3. Anslut elektroderna med den potentiostat ansluten till en dator för datainsamling. Använda cyklisk voltametri för elektrokemisk reduktion: Välj 0 till -1,2 V som en potentiell räckvidd och 50 mV/s som sökhastighet. Cykla spänningen över elektroden mellan 0 till -1,2 V 10 x (figur 3).
  4. Efter experimentet, ta bort elektroden från innehavaren och upprepade gånger tvätta med dubbeldestillerat vatten. Sedan torka elektroden i en ugn vid 101 ° C i 12 h.
  5. När elektroden är torr, ta bort elektroden från ugnen och låt den svalna till rumstemperatur. Sedan mäta konduktiviteten i elektroden med en multimeter. Elektroden hänvisas nu till som elektrokemiskt reducerade grafen oxid (ERGO) elektrod.

4. Polyaniline funktionalisering av den ERGO elektrod

  1. Förbereda 10 mM anilinfärgad monomer polyaniline funktionalisering. Lös upp 5 µL 10 mM anilin i 5 mL 1 M H24.
  2. För polyaniline funktionalisering, lägga till 300 µL av anilin monomer i reservoaren lösning. Placera elektroden ERGO-deponeras i elektrodhållare enligt beskrivningen i proceduren för GO minskning.
  3. Använda cyklisk voltametri för electropolymerization anilin till functionalize ERGO in ERGA-polyaniline (ERGO-PA): Välj 0 till 0,9 V som en potentiell räckvidd och 50 mV/s som sökhastighet. Cykla spänningen över elektroden mellan 0 till 0,9 V för 50 x (figur 4).
  4. Efter polyaniline nedfall, ta bort elektroden och upprepade gånger tvätta med dubbeldestillerat vatten. Sedan torka elektroden på 80 ° C i ugnen i 12 h.
  5. Ta bort elektroden från ugnen och låt den svalna till rumstemperatur innan du mäter konduktiviteten i elektroden med en multimeter.
  6. Förbereda en buffertlösning med pH 5 av NaOH 0,2 M till Britton-Robinson buffertlösningen tills pH 5 (se steg 5.1). Håll elektroden i buffert med pH 5 under 24 h.
    1. För att förbereda en Britton-Robinson universal buffertlösning, blanda 0,04 mol av fosforsyra, 0,04 mol ättiksyra och 0,04 mol borsyra i 0,8 L av ultrarent vatten. Lägga till 0,2 M natriumhydroxid droppvis buffertlösningen tills önskad pH uppnås4. Tillsätt ultrarent vatten tills den slutliga volymen är 1 L.

5. ERGO-PA elektrod testning vid olika pH (före kalibrering innan Nafion beläggning)

  1. Efter luftkonditionering elektroden i en buffertlösning med pH 5, mäta motståndet i elektroden i lösningar av olika pH (pH 4 till pH 9; Se figur 5).
    1. För denna mätning, doppa elektroden direkt i buffertlösningen och Anslut den andra delen av elektroden till den datorstyrda potentiostaten för datainsamling. Ändra pH genom titrering med 0.2 M NaOH.
    2. Välj kronopotentiometri eller amperometry i-t kurva från listan över tekniker och applicera en 100 mV potentialskillnad till elektroden.
      Obs: Potentiostaten mäter strömmen mot tiden. Den programvara som styr potentiostaten ger en grafisk representation av nuvarande mot tiden.
    3. Använda Ohms lag (motstånd är lika med spänningen dividerat med strömmen) att beräkna motståndsvärdet från den uppmätta nuvarande och tillämpad spänningen.
  2. Efter mätningar, torka elektroden i rumstemperatur i 12 h.

6. beredning av Nafion-belagda ERGO-PA elektroden

  1. Tillsätt 5 µL 5 wt % Nafion ovanpå ERGO-PA elektroden och torka elektroden i rumstemperatur i 12 h.
  2. Efter Nafion beläggning, hålla elektroden i buffertlösningen med pH 5 för 24 h innan pH-mätningar.
  3. Efter konditionering i pH 5, ta bort Nafion-belagda ERGO-PA elektroden (ERGO-PA-NA) och mäta motståndet i elektroden från pH 4 till pH 9 som nämns i avsnitt 5.1 (figur 6).

7. förberedelse av L. lactis odlingsmedium

  1. Tillsätt 9,3 g M17 pulver i 250 mL ultrarent vatten. Långsamt agitera lösningen tills pulvret löser sig helt. Autoklav lösningen vid 121 ° C under 15 minuter.
  2. Ta en steriliserad 250 mL-kolv med en magnetisk omrörare bar och tillsätt 50 mL steriliserat M17 mediet till kolven. Lägg sedan till 8 mL med Ånghärdad 1 M. Inokulera lösningen med 10 µL av en L. lactis kultur, tidigare vuxit i samma odlingssubstratet.
    Obs: Bakteriestam erhölls från Jan Kok, molekylär genetik, universitetet i Groningen.
  3. Placera kolven med inokulerade odlingssubstratet för 18 h på en magnetomrörare tallrik i ugn inkubation vid 30 ° C under omrörning och övervaka pH.

8. test av ERGO-PA-NA pH svar i ett L. lactis jäsning Experiment

  1. Placera ERGO-PA-NA elektroden in i L. lactis kulturen och stängs med en bomull-plugg. Placera sedan, set-up i termostaten vid 30 ° C till växa L. lactis.
  2. Tillämpa 100 mV till elektroden och mäta nuvarande mot tiden.
  3. Ta 0,5 mL prov vid olika tidpunkter (se, exempelvis, figur 7) för att mäta off-line optisk densitet vid 600 nm och pH med en konventionell glaselektrod. Fortsätt mätningarna tills den optiska densiteten av kulturen blir konstant, vilket indikerar att bakterierna inte växer längre.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Uppkomsten av en stark minskning topp runt -1,0 V (figur 3) illustrerad minskning av gå till ERGO12,13,14,22. Intensiteten i topp beror på antalet GO lager på elektroden. En tjock svart film täckt helt guld trådarna på elektroden. På den punkten, var de två isolerade guldiga elektroderna ledande eftersom språng ansluten två guld elektrod trådarna. Electropolymerization anilin deponeras en grön film på ERGO15,16,17,18,19,20,21, 22. Denna gröna färg är en indikation på bildandet av ett ledande polyaniline lager på ERGO. Conductivityen av ERGO elektroden (motstånd minskning) ökade efter polyaniline funktionalisering.

När vi sätter ERGO-PA elektroden i en lösning med ett pH mellan 4 och 9, det aktuella värdet ökat (figur 5) tack vare dopning och dedoping hål under processen protonation/deprotonation i ERGO-PA (figur 2)22. Önskad pH värdet för mätning av det aktuella värdet för ERGO-PA elektroden erhölls genom titrering Britton-Robinson buffertlösningen med 0.2 M NaOH. Därför för varje tillägg av 0.2 M NaOH ökade nuvärdet av elektroden (figur 5 och figur 6). Svaret från elektroden var omedelbart stabil när tillägg av 0,2 M NaOH stannade vid ett visst pH.

En tunn film av proton-ledande Nafion bildade efter att lösningsmedlet avdunstat i rumstemperatur. Conductivityen av elektroden var inte påverkas mycket, men några ohm av skillnaden i motståndsvärdet uppstod och ändrat bas nuvärdet av ERGO-PA elektroden. Liknar ERGO-PA elektroden, motståndet av ERGO-PA-NA elektroden ändras när pH-värdet i buffertlösningen ändras från 4 till 9, som visas i figur 618.

Efter att placera ERGO-PA-NA elektroden inuti L. lactis kulturen, nuvarande minskade initialt och tog sedan lite tid att nå ett stabilt värde. En gång tillväxten av L. lactis började, nuvarande av ERGO-PA-NA minskade gradvis. Minskningen i nuvarande accelererade under exponentiell tillväxt-fasen av L. lactis och nådde ett stabilt värde i slutet av tillväxt (figur 7)18. Det slutliga värdet av nuvarande (eller motstånd) är jämförbar med det aktuella värdet för ERGO-PA-NA elektroden testas i buffertlösning (pH 4-7), som visas i infällt i figur 7.

Figure 1
Figur 1: bilder av botten (vänster) och den övre (högra) delen av PDMS elektrodhållare. (A) monterade cellen med referens (B) och (C) counter elektrod. (D) interdigitating guld elektrod med skalstapeln i centimeter. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: Schematisk av ERGO-PA-deponeras interdigitating guld elektrod med en grafisk representation av ERGO och PA bildandet. Bilden visar också hål dopning på ERGO-PA under protonation. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3: cyklisk voltametri GO minskning med olika GO koncentrationer med en scan hastighet av 50 mV/s. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4: cyklisk voltametri av polyaniline nedfall på en avsökningshastighet av 50 mV/s. Första 10 skanning från totalt 50 visas. Lodräta pilen markerar trenden för den nuvarande ökningen under skanningar och horisontella pilarna Markera riktningen av spänning skanningen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5: motstånd värde av ERGO-PA elektroden mot pH 4 till 9. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 6
Figur 6: motstånd värde av ERGO-PA-NA elektroden mot pH 4 till 9. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 7
Figur 7: realtid kontinuerlig pH förändring av ERGO-PA-NA under L. lactis jäsningen. Infällt visar förväntade motstånd värde ERGO-PA-NA för pH 4-7 mätt i Britton-Robinson buffertlösning. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Det är viktigt att gå lager helt täcka guld elektrod trådarna efter nedfallet av GO. Om guld elektroderna inte är täckt med GO, polyaniline kommer inte bara sätta in på ERGO men också på synliga guld elektrod kablarna direkt. Nedfall av polyaniline på guld elektrod trådarna kan få konsekvenser på utförandet av elektroden. Efter minskningen av gå till ERGO torkas elektroden vid 100 ° C att stärka limning mellan ERGO lagret och guld elektrod trådarna. Motståndet av varje elektrod varierar beroende på antalet GO lager som deponeras på guld elektroderna. Därför är det viktigt att ha samma koncentration av GO för varje elektrod, och det är svårt att tillverka elektroden med ett motstånd i en förutbestämd angivet intervall som är kompatibel med den mäta kretsen. Detta begränsar lätt massproduktion av elektroderna.

Beredning av reducerade grafen oxid/polyaniline genom en elektrokemisk metod har några fördelar framför andra rapporterade beredningsmetoder. Den elektrokemiska metoden som presenteras här inte kräver stark minska och oxiderande ämnen (t.ex., hydrazin och ammonium persulfatoxidation)23,26. Dessutom materialet deponeras direkt på elektroden och ingen ytterligare bearbetning krävs, att göra tillverkningsprocessen enklare och snabbare. Som GO elektrokemiskt reducerade i situ, uppnås en bra anslutning mellan guld och grafen att göra pH-elektroden mer robust.

Equilibrating ERGO-PA elektroden i en buffert med pH mellan 3 och 9 innan du applicerar Nafion förbättrade känsligheten av elektroden (inga data anges). Utelämna detta steg kräver en blötläggning av ERGO-PA-NA elektroden i en buffert pH 5 under mer än 24 h före användning.

ERGO-PA elektroden måste dessutom vara torrt innan du applicerar Nafion. En våt ERGO-PA-elektrod resulterade i en vattenskiktet mellan ERGO-PA och Nafion och ökat pH sensorn responstid. Det motstånd eller uppmätta strömmen av ERGO-PA-NA i lösningar med olika pH varierade mellan elektroderna. Denna variation i motstånd eller aktuell för varje elektrod, troligtvis orsakas av skillnaden i antalet GO lager deponeras på guld elektrod trådarna. Precis som med andra pH-elektroder är korrekt kalibrering av ERGO-PA-NA elektroden nödvändigt att erhålla pålitliga pH-värden.

Efter att placera elektroden inuti L. lactis kulturen, är en initial stabilisering tid nödvändigt att få en konstant ström. I L. lactis jäsning är den ursprungliga pH 7,2. Under tillväxten av L. lactisomvandlas glukos till biomassa och till mjölksyra som försurar jäsning vätskan. Tillväxten stannar när pH-värdet i jäsning medium blir för låg för att stödja korrekt tillväxt eller när det finns ingen glukos kvar. Nuvarande (eller motstånd) värdet av ERGO-PA-NA före och efter tillväxt är lika med strömmen (eller motstånd) värdet av ERGO-PA-NA tidigare kalibrerade i olika buffertlösningar. Inledande pH och slutet pH av L. lactis jäsning medium bekräftades med hjälp av en konventionell glas pH-elektrod.

Den pH-sensorn kan tillverkas enkelt internt använder billiga kemikalier. De låga tillverkningskostnaderna tillåter forskare att använda denna elektrod i program var ett stort antal pH-elektroder är nödvändiga (t.ex., bakteriell fermentation screening plattform). En annan tillämpning av pH-elektroden är tänkt i situationer där diffusion av KCl från en konventionell glas pH-elektrod i mätlösningen inte är ville. PH-elektroden i detta protokoll har inga inre vätskor som kan sprida i provet.

Förenlighet med för närvarande tillgängliga trådlösa elektroniska kretsar1,27 chemiresistive sensorn gör det möjligt att enkelt utveckla program som använder trådlös pH sensorer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har något att avslöja.

Acknowledgments

Författarna erkänner University of Groningen för ekonomiskt stöd.

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

Bioteknik fråga 143 minskad grafen oxid polyaniline chemiresistor potentiometrisk pH-sensor mikrogivare bakteriejäsning
Tillverkning av en Nafion-belagd, minskad grafen oxid/Polyaniline Chemiresistive Sensor för att övervaka pH i realtid under mikrobiell fermentering
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