Name: Nafion kaplı imalatı, mikrobiyal fermantasyon sırasında gerçek zamanlı monitör pH grafen oksit/Polyaniline Chemiresistive sensör azaltılmış (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 18 s
Description: Öğrenin, Nafion kaplı ve polianilin fonksiyonlandırılmış kimyasal dirençli mikro pH sensörü üretimini. Lactococcus lactis fermantasyonu sırasında gerçek zamanlı pH değişimlerini izlemek için kompakt ve uygun maliyetli bir yöntem sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar Groningen Üniversitesi finansal destek için kabul.

1. hazırlanması grafit oksit
Not: Grafit oksit Hummers yöntemi10,11göre hazırlanır.
<ol><li>4 ve heyecan çözüm grafit kadar tamamen dağınık grafit 69 mL konsantre H2içine 3 g ekleyin. Sodyum nitrit 1.5 g ekleyin ve karıştırma sırasında 1 h için bırakın. O zaman, kapsayıcı bir buz banyosu içinde yer.</li>
	<li>9 g potasyum permanganat dağılım ekleyin ve buz banyosu konteyner kaldırın. Oda sıcaklığına kadar ısınmak çözüm sağlar.</li>
	<li>İlk olarak, 138 mL distile su dropwise ekleyin. O zaman, 420 mL distile su eklemeye devam edin. 15 dakika bir aspiratör kullanarak 90 ° C sıcaklıkta korumak. %30 hidrojen peroksit 7.5 mL dağılımı için ekleyin.</li>
	<li>Santrifüjü 10.000 x g 20 dk için de tarafından ürün toplamak ve süpernatant çözüm atın. Pelet 4 yıkama x sıcak çift distile su ve 2 x % 10 HCl (v/v) çözüm ile ile. Son olarak, yıkama 2 x ile etanol ve 50 ° c fırında kuru.</li>
</ol>2. git yatırılır elektrot hazırlık
<ol><li>10 mg 10 mL su grafit oksit dağıtmak ve o zaman o bir ultrasonik banyo 6 h için solüsyon içeren temizleyicide.</li>
	<li>Unexfoliated grafit oksit pul için 2700 x g. atma, 30 dk aralıklarla tarafından katı parçacıklar Santrifüjü sonra kaldırın ve süpernatant daha fazla deneyler için kullanın. Not: Bu pullu GO pul dağılım hisse senedi çözüm olarak kullanılır.</li>
	<li>Git hisse senedi çözüm iki kat sulandırmak. Her zaman taze git çalışan bir çözüm hisse senedi çözümden hazırlayın.</li>
	<li>2 µL gitmek çalışma çözüm bir maruz interdigitated altın elektrot (Şekil 1A ve Şekil 2) üstüne ekleyin. Döküm bıraktıktan sonra oda sıcaklığında 12 h için elektrot kuru. Git yatırılır elektrot bu.</li>
</ol>3. git mamüllerinin azaltılmış Graphene oksit azalma
<ol><li>Elektrot polydimethylsiloxane (PDMS) Elektrot tutucu (alt parça) yerleştirin. Üstünde tepe-in Şekil 1A - olduğu gibi gösterildiği gibi elektrot bir çözüm rezervuar olarak hizmet vermektedir 1 Celektrot sahibinin diğer bölümüne yerleştirin. Sahipleri iki parçalar birlikte iki ataç kullanarak kırpma tarafından topla. PDMS tutucu elektrot GO yatırılan bölümü kapsamaz emin olun.</li>
	<li>Damlalıklı 300 µL Reservoir 0.2 M fosfat tampon (pH 7). Sonra başvuru ve sayaç elektrot çözüm böyle bir şekilde elektrotlar git film, yüzeye yakın yerleştirilir Şekil 1 ciçinde gösterildiği gibi yerleştirin. Bu kurulum elektrokimyasal azaltma Go ve polyaniline ifade için gerçekleştirmek için bir elektrokimyasal hücre olarak hizmet vermektedir.</li>
	<li>Veri toplama için bir bilgisayara bağlı potansiyostat ile elektrotları bağlayın. Çevrimsel voltammetry elektrokimyasal azaltma için kullanın: 0 olarak-1.2 V potansiyel bir Aralık ve tarama hızı olarak 50 mV/s olarak seçin. Gerilim elektrot üzerinde 0 olarak-1.2 V 10 arasında geçiş yapmak x (Şekil 3).</li>
	<li>Deneme sonra Elektrot tutucu kaldırın ve tekrar tekrar çift distile su ile yıkayın. O zaman, elektrot 12 h için 101 ° c fırında kuru.</li>
	<li>Elektrot kuru olduğunda, elektrot Fırından çıkarın ve oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin. Sonra iletkenlik elektrot bir multimetre ile ölçmek. Elektrot şimdi bir mamüllerinin azaltılmış grafen oksit (ERGO) elektrot adlandırılır.</li>
</ol>4. Polyaniline Functionalization, ERGO elektrot
<ol><li>10 mM anilin monomer polyaniline functionalization için hazır olun. Yani 10 mM anilin 1 M H25 ml 5 µL dağıtılması4.</li>
	<li>Polyaniline functionalization için çözüm havzanın anilin monomer 300 µL ekleyin. ERGO yatırılır elektrot Elektrot tutucu git azaltılması için yordamda açıklandığı şekilde yerleştirin.</li>
	<li>Çevrimsel voltammetry ERGO ERGA-polyaniline (ERGO-PA) functionalize için Anilin electropolymerization için kullanın: 0 için 0,9 V potansiyel bir Aralık ve tarama hızı olarak 50 mV/s olarak seçin. Gerilim elektrot üzerinde 0 için 0,9 V 50 arasında geçiş yapmak x (Şekil 4).</li>
	<li>Polyaniline birikimi sonra elektrot kaldırın ve tekrar tekrar çift distile su ile yıkayın. O zaman, elektrodu 80 ° c 12 h fırında kuru.</li>
	<li>Elektrot Fırından çıkarın ve bir multimetre ile elektrot iletkenlik ölçüm önce oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin.</li>
	<li>PH 5 arabellek çözüm pH 5 (bkz. Adım 5.1) kadar Britton-Robinson arabellek çözüm için 0.2 M NaOH ekleyerek hazırlayın. Elektrot pH 5 24 h için arabellekte tutmak.<ol>
<li>Britton-Robinson evrensel arabellek çözüm hazırlamak için 0,04 mol fosforik asit, asetik asitin 0,04 mol ve Borik asit 0, 8 L Ultrasaf Su aldı 0.04 mol karıştırın. İstenen pH4ulaşılana kadar 0.2 M sodyum hidroksit dropwise arabellek ekleyin. Son Hacim 1 L. olana ultrasaf su ekleyin</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. ERGO-PA elektrot test farklı pH (ön kalibrasyon önce Nafion kaplama)
<ol><li>PH 5 tampon çözelti içinde elektrot sonra Merkezi Klima, farklı bir pH çözümlerinde elektrot dayanıklılığını ölçmek (pH 4 pH 9; için gelen bkz Şekil 5).<ol>
<li>Bu ölçüm için elektrot arabellek çözüm içine daldırma ve veri toplama bilgisayar kontrollü potansiyostat elektrot diğer parçası bağlanmak. PH 0.2 M NaOH ile titrating olarak değiştirin.</li>
		<li>Chronopotentiometry veya amperometry i-t eğrisi teknikleri listeden seçin ve bir 100 mV potansiyel farkı elektrot için geçerlidir. Not: Potansiyostat geçerli zamana karşı ölçer. Potansiyostat kontrol yazılım geçerli zamana karşı grafik gösterimini sağlar.</li>
		<li>Ohm Kanunu (direnci eşittir mevcut tarafından bölünmüş gerilim) kullanın ölçülen mevcut ve uygulanan gerilim direnç değerini hesaplamak için.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ölçümleri sonra 12 h için oda sıcaklığında elektrot kuru.</li>
</ol>6. Nafion kaplı ERGO-PA elektrodu hazırlanması
<ol><li>5 µL 5 wt % Nafion ERGO-PA elektrot üzerine ekleyin ve elektrot, oda sıcaklığında 12 h için kuru.</li>
	<li>Nafion kaplama sonra elektrot pH 5 pH ölçümleri önce 24 h için arabellek çözümde tutun.</li>
	<li>Klima pH 5 içinde sonra Nafion kaplı ERGO-PA elektrot (ERGO-PA-NA) kaldırın ve pH 4 üzerinden elektrot için pH 5.1 (Şekil 6) bölümünde belirtildiği gibi 9 dayanıklılığını ölçmek.</li>
</ol>7. L. lactis kültür orta hazırlanması
<ol><li>9.3 g M17 tozu 250 mL ultrasaf su ekleyin. Toz tamamen eriyene kadar yavaş yavaş çözüm tahrik. Basınçlı kap 15dk için 121 ° C'de çözüm.</li>
	<li>Manyetik karıştırıcı çubuk ile 250 mL steril şişe alıp 50 mL steril M17 orta şişesi için ekleyin. Sonra 8 mL autoclaved 1 M glukoz çözeltisi ekleyin. Daha önce aynı kültür ortamında yetiştirilen bir L. lactis kültürünün 10 µL çözümle aşılamak. Not: Bakteriyel zorlanma Jan Kok, moleküler genetik, Groningen Üniversitesi elde edildi.</li>
	<li>Flask inoculated kültür ortamı için 18 h ile bir manyetik karıştırıcı tabak 30 ° c karıştırma sırasında bir kuluçka fırında yerleştirin ve pH izlemek.</li>
</ol>8. test ERGO-PA-NA pH yanıt L. lactis fermantasyon deney olarak
<ol><li>ERGO-PA-NA elektrot L. lactis kültürün içine yerleştirin ve bir pamuk fiş ile kapatın. O zaman, 30 ° C'de L. lactisbüyümeye termostat set-up yerleştirin.</li>
	<li>100 uygulamak mV elektrot ve ölçü geçerli zamana karşı.</li>
	<li>0.5 mL numune farklı zaman noktalarda (bkz, örneğin, Şekil 7) çevrimdışı 600 optik yoğunluk ölçmek al nm ve geleneksel cam elektrot ile pH. Ölçümleri optik yoğunluk kültür bakteriler artık büyüyor değil gösteren sabit hale gelinceye kadar devam.</li>
</ol>

<ol><li>Gou, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+Nanotube+Chemiresistor+for+Wireless+pH+Sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Carbon Nanotube Chemiresistor for Wireless pH Sensing.</a> Scientific Reports. 4, 4468(2014).</li>
<li>Hols, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+Lactococcus+lactis+from+homolactic+to+homoalanine+fermentation+through+metabolic+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Conversion of Lactococcus lactis from homolactic to homoalanine fermentation through metabolic engineering.</a> Nature Biotechnology. 17, 588-592 (1999).</li>
<li>Luedeking, R., Piret, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+kinetic+study+of+the+lactic+acid+fermentation.+Batch+process+at+controlled+pH%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biochemical+and+Microbiological+Technology+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">A kinetic study of the lactic acid fermentation. Batch process at controlled pH.</a> Journal of Biochemical and Microbiological Technology and Engineering. 1, 393-412 (1959).</li>
<li>Britton, H. T. S., Robinson, R. A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/1931/jr/jr9310001456">Universal buffer solutions and the dissociation constant of veronal.</a> Journal of the Chemical Society. 0, 1456-1462 (1931).</li>
<li>Ambrosi, A., Chua, C. K., Bonanni, A., Pumera, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemistry+of+Graphene+and+Related+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Electrochemistry of Graphene and Related Materials.</a> Chemical Reviews. 114, 7150-7188 (2014).</li>
<li>Xie, F., Cao, X., Qu, F., Asiri, A. M., Sun, X. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092540051731523X">Cobalt nitride nanowire array as an efficient electrochemical sensor.</a> Sensors and Actuators B. 255, 1254-1261 (2018).</li>
<li>Xie, F., Liu, T., Xie, L., Sun, X., Luo, Y. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400517317616">Metallic nickel nitride nanosheet: An efficient catalyst electrode for sensitive and selective non-enzymatic glucose sensing.</a> Sensors and Actuators B. 255, 2794-2799 (2018).</li>
<li>Xie, L., Asiri, A. M., Sun, X. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400516320640">Monolithically integrated copper phosphide nanowire: An efficient electrocatalyst for sensitive and selective nonenzymatic glucose detection.</a> Sensors and Actuators B. 244, 11-16 (2017).</li>
<li>Wang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ternary+NiCoP+nanosheet+array+on+a+Ti+mesh%3A+A+high-performance+electrochemical+sensor+for+glucose+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Ternary NiCoP nanosheet array on a Ti mesh: A high-performance electrochemical sensor for glucose detection.</a> Chemical Communications. 52, 14438-14441 (2016).</li>
<li>Hummers, W. S. Jr, Offeman, R. E. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01539a017">Preparation of Graphitic oxide.</a> Journal of the American Chemical Society. 80, 1339(1958).</li>
<li>Kumar, S., Chinnathambi, S., Munichandraiah, N., Scanlon, L. G. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2013/ra/c3ra42617c">Gold nanoparticles anchored reduced graphene oxide as catalyst for oxygen electrode of rechargeable Li-O2 cells.</a> RSC Advances. 3, 21706-21714 (2013).</li>
<li>Guo, H. L., Wang, X. F., Qian, Q. Y., Wang, F. B., Xia, X. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+green+approach+to+the+synthesis+of+graphene+nanosheets%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">A green approach to the synthesis of graphene nanosheets.</a> ACS Nano. 3, 2653-2659 (2009).</li>
<li>Ramesha, G. K., Sampath, S. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp811377n">Electrochemical Reduction of Oriented Graphene Oxide Films: An in Situ Raman Spectroelectrochemical Study.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 113, 7985-7989 (2009).</li>
<li>Amal Raj, A., Abraham John, S. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jp400066z">Fabrication of Electrochemically Reduced Graphene Oxide Films on Glassy Carbon Electrode by Self-Assembly Method and Their Electrocatalytic Application.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 177, 4326-4335 (2013).</li>
<li>Bhadani, S. N., Gupta, M. K., Sen Gupta, S. K. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/app.1993.070490304">Cyclic voltammetry and conductivity investigations of polyaniline.</a> Journal of Applied Polymer Science. 49, 397-403 (1993).</li>
<li>Genies, E. M., Tsintavis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Redox+mechanism+and+electrochemical+behaviour+or+polyaniline+deposits%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Electroanalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Redox mechanism and electrochemical behaviour or polyaniline deposits.</a> Journal of Electroanalytical Chemistry. 195, 109-128 (1985).</li>
<li>Jannakoudakis, P. D., Pagalos, N. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0379677994901422">Electrochemical characteristics of anodically prepared conducting polyaniline films on carbon fibre supports.</a> Synthetic Metals. 68, 17-31 (1994).</li>
<li>Deshmukh, M. A., Celiesiute, R., Ramanaviciene, A., Shirsat, M. D., Ramanavicius, A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468617322533">EDTA_PANI/SWCNTs Nanocomposite Modified Electrode for Electrochemical Determination of Copper (II), Lead (II) and Mercury (II) Ions.</a> Electrochimica Acta. 259, 930-938 (2018).</li>
<li>Deshmukh, M. A., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400517324930">EDTA-Modified PANI/SWNTs Nanocomposite for Differential Pulse Voltammetry Based Determination of Cu(II) Ions.</a> Sensors and Actuators B Chemical. 260, 331-338 (2018).</li>
<li>Deshmukh, M. A., Shirsat, M. D., Ramanaviciene, A., Ramanavicius, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composites+Based+on+Conducting+Polymers+and+Carbon+Nanomaterials+for+Heavy+Metal+Ion+Sensing+%28Review%29%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Reviews+in+Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Composites Based on Conducting Polymers and Carbon Nanomaterials for Heavy Metal Ion Sensing (Review).</a> Critical Reviews in Analytical Chemistry. 48, 293-304 (2018).</li>
<li>Deshmukh, M. A., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400517305932">A Hybrid Electrochemical/Electrochromic Cu(II) Ion Sensor Prototype Based on PANI/ITO-Electrode.</a> Sensors and Actuators B Chemical. 248, 527-535 (2017).</li>
<li>Chinnathambi, S., Euverink, G. J. W. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400518303654">Polyaniline functionalized electrochemically reduced graphene oxide chemiresistive sensor to monitor the pH in real time during microbial fermentations.</a> Sensors and Actuators B Chemical. 264, 38-44 (2018).</li>
<li>Sha, R., Komori, K., Badhulika, S. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/7959556/">Amperometric pH Sensor Based on Graphene-Polyaniline Composite.</a> IEEE Sensors Journal. 17 (16), 5038-5043 (2017).</li>
<li>Huai-Ping, C., Xiao-Chen, R., Ping, W., Shu-Hong, Y. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ee/c2ee24203f">Flexible graphene-polyaniline composite paper for high-performance supercapacitor.</a> Energy & Environmental Science. 6, 1185-1191 (2013).</li>
<li>Xiang, J., Drzal, L. T. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386112006106">Templated growth of polyaniline on exfoliated graphene nanoplatelets (GNP) and its thermoelectric properties.</a> Polymer. 53, 4202-4210 (2012).</li>
<li>Xiangnan, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-step+synthesis+of+graphene%2Fpolyaniline+hybrids+by+in+situ+intercalation+polymerization+and+their+electromagnetic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">One-step synthesis of graphene/polyaniline hybrids by in situ intercalation polymerization and their electromagnetic properties.</a> Nanoscale. 6, 8140-8148 (2014).</li>
<li>Azzarelli, J. M., Mirica, K. A., Ravnsbæk, J. B., Swager, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+gas+detection+with+a+smartphone+via+rf+communication%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Wireless gas detection with a smartphone via rf communication.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (51), 18162-18166 (2014).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Git tamamen katmanlar şarttır altın elektrot tel gitmek birikimi sonra kapak. Eğer altın elektrotlar ile gitmek kapsamına girmez, polyaniline sadece ERGO aynı zamanda görünür altın elektrot teller doğrudan yatıracaktır değil. Polyaniline altın elektrot teller üzerinde birikimi elektrot performansına etkilerine sahip olabilir. ERGO gidin azaltma sonra elektrot 100 ° C'de ERGO katman ve altın elektrot teller arasındaki bağı güçlendirmek için kurutulur. Elektroda direnç üzerinde altın elektrotlar yatırılır GO katman sayısın...

pH birçok kimyasal ve biyolojik süreçlerinde önemli bir rol oynar. Hatta küçük değişiklikler olarak pH değeri süreci değiştirmek ve işleminin sonucunu olumsuz yönde. Bu nedenle, izlemek ve deneyler her aşamasında pH değeri denetlemek gereklidir. Her ne kadar bir cam elektrot kullanımı pH ölçmek için bazı sınırlamaları pozlar cam tabanlı pH elektrodu başarıyla birçok kimyasal ve Biyolojik süreçler, pH izlemek için kullanılır. Cam tabanlı pH elektrodu nispeten büyük, kırılgan ve elektrolit örnek içine küçük sızdırmazlık mümkündür. Ayrıca, elektrot ve elektronik uygulamalarında 96-şey tarama nispeten pahalı fermantasyon sistemleri. Ayrıca, elektrokimyasal sensörler invaziv ve örnek tüketmek. Bu nedenle, non-invaziv, başvuru-az sensörler kullanmak için daha avantajlıdır.
Günümüzde, bu microsystems gelişmiş işlem denetimi, kendi makro üzerinde pek çok avantajı ile birlikte sistem analogları sağlamak olarak küçültülmüş tepki sistemleri birçok Kimya Mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları tercih. İzlemek ve minyatür bir sistem parametreleri denetlemek için zor bir görev, örneğin ölçmek için sensör, pH ve O2boyutları, de en aza gerekir. Biyolojik sistemler için microreactors başarılı üretim süreci izlemek için analitik araçlar farklı türleri gerektirir. Bu nedenle, akıllı microsensors gelişimi microreactors biyolojik süreçleri yürütmek önemli bir rol oynamaktadır.
Son zamanlarda, karbon nanotüpler gibi malzeme algılama ve iletken polimerler1chemiresistive kullanarak akıllı pH sensörleri geliştirmek için çeşitli girişimler olmuştur. Bu chemiresistive sensörler hiçbir referans elektrot gerektirir ve elektronik devreleri ile entegre etmek kolay. Başarılı chemiresistive sensörleri ve non-invaziv olduğundan maliyet-etkin ve basit-e doğru üretmek, test etmek için küçük bir birim gerektirir akıllı algılayıcılar üretmek mümkün olun.
Burada, bir elektrot polyaniline functionalized, mamüllerinin azaltılmış grafen oksit ile geliştirmek için bir yöntem raporu. Chemiresistive elektrot bir L. lactis fermantasyon sırasında bir pH sensör çalışır. L. lactis gıda fermantasyon ve gıda koruyucu uygulamaları kullanılan laktik asit üreten bir bakteridir. Fermantasyon sırasında laktik asit üretimi pH düşürür ve bakteri düşük pH2,3,4büyüyen durur.
Peptidler, tuzları ve ile sensör yüzey5,6,7,8,9müdahale eğilimi redoks molekülleri içeren karmaşık bir kimyasal ortam fermantasyon ortamıdır. Bu çalışmada chemiresistive malzeme uygun yüzey koruma katmanı ile temel bir pH sensör karmaşık fermantasyon medya bu tür pH ölçmek için kullanılan olabilir gösterir. Bu çalışmada, başarılı bir şekilde Nafion polyaniline kaplı, mamüllerinin azaltılmış grafen oksit koruma katmanı olarak pH ölçmek için kullandığımız bir L. lactis fermantasyon sırasında gerçek zamanlı.

<table><tbody><tr><td>Grafit pulları</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sülfürik asit (H2SO4)</td> <td>Merck</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sodyum nitrit (NaNO2)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Potasyum permanganat (KMnO4)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>30 % H2O2</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HCL</td><td>Merck</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Anilin</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5wt% Nafion</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>M17 tozu</td><td>BD Difco</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fosforik asit (H3PO4)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Borik asit (HBO3)</td> <td>Merck</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Asetik asit</td><td>Merck</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sodyum Hidroksit</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Potasyum dihidrojen fosfat</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dipostassium hidrojen fosfat</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Au Sayısallaştırılmış elektrotlar</td><td>BVT teknolojisi - CC1 W1</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Potansiyostat</td><td>CH Instruments Inc (CH-600, CH-700)</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

nafion kaplı imalatı, mikrobiyal fermantasyon sırasında gerçek zamanlı monitör ph grafen oksit/polyaniline chemiresistive sensör azaltılmış

Manufacturing of a Nafion-coated, Reduced Graphene Oxide/Polyaniline Chemiresistive Sensor to Monitor pH in Real-time During Microbial Fermentation

Burada, polyaniline functionalized, mamüllerinin azaltılmış grafen oksit (ERGO-PA) dayalı bir katı hal mikro pH sensör mühendislik raporu. Mamüllerinin azaltılmış grafen oksit iletken katman olarak davranır ve polyaniline bir pH duyarlı katman olarak davranır. Polyaniline pH bağımlı iletkenlik delik protonation sırasında doping ve delik deprotonation sırasında dedoping oluşur. Biz bir ERGO-PA katı hal elektrot gibi fermantasyon süreçlerinde fonksiyonel değildi bulundu. Fermantasyon işlemi sırasında bakteri üretir mamüllerinin etkin türler elektrot Yanıt ile müdahale. Biz başarıyla ERGO-PA bir proton iletken katman olarak Nafion uygulanan Nafion kaplanmış elektrotlar (ERGO-PA-NA) 1,71 Ω/pH (pH 4-9) chemiresistive sensör ölçümleri için iyi bir duyarlılık gösterin. ERGO-PA-NA elektrot test gerçek zamanlı olarak Lactococcus lactisfermantasyon. L. lactis, büyüme sırasında ortamın pH, pH 7.2 4.8 ve 294.5 Ω 288.6 Ω (5.9 Ω 2.4 pH birim başına) değiştirildi ERGO-PA-NA katı hal elektrot dayanıklılığını pH için değişti. Geleneksel cam tabanlı pH elektrodu Yanıt ile karşılaştırıldığında ERGO-PA-NA elektrot pH yanıt başvuru daha az katı hal microsensor diziler başarılı bir mikrobiyolojik fermantasyon çalışması gösterir.

Bir güçlü azaltma tepe civarında-V 1.0 (Şekil 3) görünümünü GO azalma resimli ERGO12,13,14,22. En üst nokta yoğunluğunu GO katmanlarda elektrot sayısına bağlıdır. Kalın siyah film tamamen elektrot altın teller kaplı. Bu noktada, git iki altın elektrot teli bağladığı iki yalıtılmış altın elektrot iletken. Anilin Electropolymerization...

Burada, bir Nafion kaplı, polyaniline functionalized, mamüllerinin azaltılmış grafen oksit chemiresistive mikro pH sensörü imalatı için protokol raporu. Bu chemiresistor tabanlı, katı hal mikro pH sensör pH değişiklikleri algılayabilir Lactococcus lactis Fermantasyon işlemi sırasında gerçek zamanlı.

Nafion kaplı imalatı, mikrobiyal fermantasyon sırasında gerçek zamanlı monitör pH grafen oksit/Polyaniline Chemiresistive sensör azaltılmış

Here, we report the engineering of a solid-state micro pH sensor based on polyaniline-functionalized, electrochemically reduced graphene oxide (ERGO-PA). ...

Bu teknoloji, biyomaske dönüşümü veya organik atıklardan biyogaz üretimi gibi biyoproses teknolojisi alanındaki temel soruları yanıtlamamıza yardımcı olabilir. Bu chemiresistive pH algılamanın en büyük avantajı elektrotların küçük olması, tüpün çok sayıda çoğaltılması ve referans elektrot olmadan çalışmasıdır. Bu tekniğin etkileri birden fazla mikroreaktöre kadar uzanır, çünkü pH önemli bir parametredir.Konvansiyonel pH elektrotlar mikroreaktör tarama platformunda kullanılamayacak kadar pahalı veya çok büyüktür. Bu yöntem, küçük ölçekte birden fazla permütasyon geçişi hakkında bilgi sağlayabilir. PH ölçümlerinin önemli olduğu diğer kimyasal veya biyolojik geçitlerde de uygulanabilir.İlk olarak, konsantre sülfürik asit 69 mililitre grafit üç gram ekleyin ve grafit tamamen dağılmış olana kadar çözeltikarıştırın. Sodyum nitrit 1,5 gram ekleyin. Karıştırma bir saat sonra, bir buz banyosu içinde konteyner yerleştirin.Dağılıma dokuz gram potasyum permanganat ekleyin ve kabı buz banyosundan çıkarın. Çözeltinin oda sıcaklığına ısınmasına izin verdikten sonra, 138 mililitre Milli-Q su damlası ekleyin. Daha sonra 420 mililitre Milli-Q su ekleyin ve sıcaklığı sıcak bir tabak kullanarak 15 dakika boyunca 90 derecede koruyun.Sıcak dağılıma 7,5 mililitre %30 hidrojen peroksit ekleyin. Bir santrifüj tüpüne dağılım aktardıktan sonra, 20 dakika boyunca 10,000 kez G santrifüj ile ürün toplamak. Supernatant attıktan sonra, sıcak çift distile su ile dört kez pelet yıkayın ve iki kez% 10 hidroklorik asit ile.Son olarak, etanol ile iki kez pelet yıkayın ve fırında 50 santigrat derece kuru. 10 mililitre grafit oksiti 10 mililitre Milli-Q suyuna dağıtın ve sonra dağılmayı ultrasonik banyoda altı saat sonicate edin. Ultrasonication sonra, 2700 kez G.Centrifugation 30 dakika santrifüj ile eksfoliye grafit oksit gevreği kaldırmak, katı parçacıklar atın ve daha fazla deney için supernatant kullanın.Çalışma çözeltisini hazırlamak için grafen oksit stok çözeltisini Milli-Q su ile iki kat seyreltin. Şimdi grafen oksit çalışma çözeltisi iki mikrolitre maruz kalan bir interdigitated altın elektrot üstüne ekleyin. Damla döküm sonra, 12 saat boyunca oda sıcaklığında grafen oksit elektrot kuru.Elektrotbir PDMS-elektrot tutucuya yerleştirin. Çözelti haznesi görevi gören elektrot tutucunun diğer kısmını elektrotun üzerine yerleştirin. İki parçayı iki ataş kullanarak kırparak tutucuları birleştirin.Sonra, pipet rezervuar 2 molar fosfat tampon 300 mikrolitre. Daha sonra referans ve sayaç elektrotlarını grafen oksit filminyüzeyine yakın bir yere yerleştirilecek şekilde çözeltiye yerleştirin. Elektrotları, veri toplama için bir bilgisayara bağlı bir potansiyostat ile bağlayın.Elektrokimyasal azaltma için döngüsel voltammetri kullanın ve uygun potansiyel aralığı ve tarama hızını seçin. Voltajı elektrot üzerinde sıfır ile eksi 1,2 volt arasında 10 kez devir. Deneyden sonra elektrot tutucudan çıkarın ve tekrar tekrar Milli-Q su ile yıkayın.Daha sonra elektrodu 101 derecede 12 saat fırında kurutun. Elektrot kuruduğunda fırından çıkarın ve oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin. Daha sonra ErGO elektrotunun iletkenliğini bir multimetre ile ölçün.Bir molar sülfürik asit beş mililitre 10 milimolar aniline beş mikrolitre eriterek, polinin fonksiyonelizasyonu için aniline monomer 10 milimolar çözeltihazırlayın. Çözelti haznesine 300 mikrolitre aniline monomer ekleyin. Daha sonra daha önce açıklandığı gibi elektrot tutucu içine ErGO yatırılan elektrot yerleştirin.ErGO-PA içine ErGO işlevselleştirmek için anilin elektropolimerizasyonu için döngüsel voltammetri kullanın ve uygun potansiyel aralığı ve tarama hızı seçin. Voltajı elektrot üzerinde sıfır ile 9 volt arasında 50 kez devir. Polyaniin birikiminden sonra elektrodu çıkarın ve tekrar tekrar Milli-Q su ile yıkayın.Daha sonra elektrodu fırında 80 derecede 12 saat kurutun. Elektrot kuruduğunda, fırından çıkarın ve elektrotun iletkenliğini bir multimetre ile ölçmeden önce oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin. Sonra, britton-Robinson tampon çözeltisine 2 molar sodyum hidroksit ekleyin, pH beş olana kadar.Britton-Robinson evrensel tampon çözeltisi hazırlamak için, 04 fosforik asit köstebeği, 04 benasik asit ve 04 benboik asit, 8 litre Milli-Q su karıştırın. Daha sonra, son hacmi bir litre olana kadar Milli-Q su ekleyin. Elektrot pH beş tampon çözeltisi içinde koşullandırdıktan sonra, önce doğrudan tampon çözeltisine daldırarak, farklı pH çözeltilerinde direncini ölçün.Ardından elektrotun diğer kısmını veri toplama için bilgisayar kontrollü bir potansiyostat'a bağlayın. Teknikler listesinden amperometre akım adedine karşı zaman eğrisini seçin ve elektrota 100 milivolt potansiyel fark uygulayın. Ölçümlerden sonra, elektrotu oda sıcaklığında 12 saat kurulayın.ErGO-PA elektrotunun üzerine beş ağırlık yüzde nafion beş mikrolitre ekleyin ve 12 saat boyunca oda sıcaklığında elektrot kuru. Nafion kaplamadan sonra, tampon çözeltideki elektrotp pH ölçümlerini 24 saat boyunca pH beşte ısıtın. pH beş tampon çözeltisi klima sonra, nafion kaplı ErGO-PA elektrot çıkarın ve daha önce açıklandığı gibi, pH dört ila dokuz elektrot direncini ölçmek.250 mililitre demineralize suya 9,3 gram M17 tozu ekleyin. Toz tamamen eriyene kadar çözeltiyi yavaşça çalkalayın. Sonra 121 santigrat derecede 15 dakika boyunca çözeltiokclave.Daha sonra, manyetik bir karıştırma çubuğu ile 250 mililitre sterilize şişe sterilleştirilmiş M17 orta 50 mililitre ekleyin. Ortama 8 mililitre otoklavlı 1 molar glikoz çözeltisi ekleyin. Daha sonra, daha önce aynı kültür ortamda yetiştirilen L.lactis kültürünün 10 mikrolitre ile solüsyon aşılamak.Karıştırma sırasında 30 santigrat derece bir kuluçka fırınında bir manyetik karıştırma plakası üzerinde aşılanmış kültür ortamı ile şişe yerleştirin. Kuluçka sırasında pH'ı izleyin. ErGO-PA-NA elektrot'u L.lactis kültürüne yerleştirin ve pamuk fişi ile kapatın.Sonra l.lactis büyümek için 30 santigrat derecede bir termostat içine kurmak yerleştirin. Bunu takiben, elektrot için 100 milivolt uygulayın ve zamana göre akım ölçmek. 600 nanometredeki optik yoğunluğu çevrimdışı ölçmek için farklı zaman noktalarında 5 mililitrelik numune ler ve geleneksel cam elektrotlu pH'ı alın.Kültürün optik yoğunluğu sabit hale gelene kadar ölçümlere devam edin, bu da bakterilerin artık büyümediğini gösterir. Eksi 1.0 volt civarında güçlü bir azalma pik görünümü ErGO grafen oksit azalma gösterdi. Tepenin yoğunluğu elektrottaki grafen oksit tabakalarının sayısına bağlıdır.ErGO-PA elektrodu pH 4-9 tampon çözeltisine yerleştirildiğinde, protonasyon deprotonasyon işlemi sırasında deliklerin dopingi ve de-dopingi nedeniyle artan pH ile akım artmıştır. Sodyum hidroksit ilavesi belirli bir pH'da durduğunda elektrotun tepkisi hemen stabildi. Elektrotun iletkenliği nafion kaplamadan çok fazla etkilenmedi.Ancak direnç değerinde ki birkaç ohm oluştu ve ErGO-PA elektrotunun temel akım değerini değiştirdi. ErGO-PA elektrotuna benzer şekilde, tampon çözeltisinin pH'ı dörtten dokuza değiştiğinde ErGO-PA-NA elektrotunun direnci de değişti. L.lactis büyüme başladıktan sonra, ErGO-PA-NA elektrot akımı yavaş yavaş azaldı, ve daha sonra üstel büyüme aşamasında hızlandı, büyüme sonunda istikrarlı bir değere ulaşan.Akımın nihai değeri tampon çözeltide test edilen ErGO-PA-NA elektrotunun geçerli değeri ile karşılaştırılabilir. Bu işlemi denerken, grafen oksit ile altın elektrotları tamamen kapsayacak şekilde hatırlamak önemlidir. Bu teknoloji, proses kontrolü alanında araştırmacıların biyolojik ve kimyasal sistemler için küçük pH elektrotları üretmelerinin ve kullanmalarının önünü açmıştır.Konsantre sülfürik asit, potasyum permanganat ve hidrojen peroksit ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini unutmayın. Bu işlem bir duman başlık içinde yapılmalıdır.

manufacturing-nafion-coated-reduced-graphene-oxidepolyaniline

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Bu videoda, protein-protein etkileşimlerini tespit etmek ve ölçmek için alan etkili biyoalgılama (FEB) teknolojisini açıklıyoruz. Grafen biyosensörü üzerinde hareketsiz hale getirilen hedef proteinler, çözeltideki analit proteinleri ile etkileşime girerek FEB sisteminde elektrik akımı değişikliklerine neden olur. Elektriksel tepkideki bu değişiklik, proteinler arasındaki bağlanma afinitesini gösterir.

Protein-Protein Etkileşimlerini Tespit Etmek için Grafen Biyosensör Tabanlı Alan Etkili Biyoalgılama

Biz cihaz imalat ve karbon nanotüp tabanlı yüksek frekans biyosensörler için ölçü protokol açıklar. Yüksek frekans algılama tekniği temel iyonik (Debye) tarama etkisi azaltır ve geleneksel elektronik biyosensörler başarısız yüksek iyonik gücü çözümleri ameliyat olmak için nanotüp biyosensör sağlar. Teknolojimiz noktası bakım (POC) fizyolojik gerekli koşulların faaliyet gösteren elektronik biyosensör için benzersiz bir platform sağlar.

Yüksek İyonik Güç Çözümleri Algılama için karbon Nanotube Yüksek Frekans nanoelektronik Biyosensör Fabrikasyon

Çalışma desenli kağıt-akışkan platform iridyum oksit azaltılmış grafen oksit büyüme (IRO 2 -RGO) nanohibrit yeşil elektrokimyasal sentez yoluyla düzensiz ve kaba ekran baskılı karbon tabaka üzerinde ince filmler ve pH sensörü olarak uygulanmasını gösteriyor .

Tek Elektrokimyasal Kağıt mikroakışkan pH Sensörler olarak iridyum Oksit azaltılmış Grafen Oksit nanohibrit İnce Film Modifiye Ekran baskılı Elektrotlar

Cihazın hazırlanması ve nanotel yüzeyinde bir DNA moleküler probunun immobilizasyonu ve doğrulanmasının yanı sıra DNA algılama koşulları da dahil olmak üzere polisilikon nanotel alan etkili transistörler kullanarak biyoalgılama için temel adımları açıklıyoruz.

Kimya ve Biyoalgılayıcı Uygulamaları için Silikon Nanotel Alan etkili Transistör hazırlanması

Nükleik asitler, biyolojik sistemleri değerlendirmek için yaygın analitlerdir; ancak, enzimatik manipülasyondan kaynaklanan yanlılık endişeye neden olabilir. Burada, polianilin kullanılarak nükleik asitlerin etiketsiz tespiti için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu hassas, uygun maliyetli sensör teknolojisi, moleküller arasındaki tek nükleotid farklılıklarını ayırt edebilir.

Nükleik Asitlerin bir Polyaniline tabanlı sensör

Bu çalışmada, protein-protein etkileşimleri hibrid β-lactamase teknolojisini temel alan bir conductimetric Biyoalgılayıcı kullanarak eğitim için yeni bir yöntem rapor. Bu yöntem proton β-lactams hidroliz üzerine sürümü kullanır.

Biyomoleküler etkileşimleri algılamak için bir Conductimetric Biyoalgılayıcı β-lactamase tabanlı tahlil kullanımı

Bir mikrosıvısal Biyoalgılayıcı platform tasarlanmıştır ve çeşitli analitlerin hızlı ve hassas miktar için düşük maliyetli kuru film fotorezist teknolojisi kullanılarak imal edilmiştir. Bu tek kullanımlık sistem-küçük parça-immobilize enzim bağlı deneyleri elektrokimyasal göstergesi için stop-akış tekniği yoluyla sağlar.

Kuru zar elektrokimyasal mikrosıvısal Biyoalgılayıcı fotorezist tabanlı Platform: Cihaz imalat, On-chip tahlil hazırlama ve sistemin çalışması

Burada, in vitro hücresel interfacing için organik yük modülasyonlu alan etkili transistör (OCMFET) tabanlı bir cihazın imalat protokolünü sunuyoruz. Mikro OCMFET dizisi olarak adlandırılan cihaz, elektroaktif hücre kültürlerinin elektriksel ve metabolik faaliyetlerinin izlenmesini sağlayacak esnek, düşük maliyetli ve referanssız bir cihazdır.

In Vitro Mikro Organik Yük modüle Edilmiş Alan Etkili Transistör Dizileri ile ÇokParametrik Hücresel Analiz

Mevcut protokol, elektrolit kapılı grafen alan etkili transistör (EGGFET) biyosensörünün gelişimini ve biyobelirteç immünoglobulin G (IgG) tespitindeki uygulamasını göstermektedir.

Biyobelirteç Tespiti için Elektrolit Kapılı Grafen Alan Etkili Transistörün Geliştirilmesi ve İşlevselleştirilmesi

Alan etkili biyosensing (FEB), biyomoleküler etkileşimleri tespit etmek için etiketsiz bir tekniktir. Elektrik akımını, bağlanma hedeflerinin hareketsiz bırakıldığı grafen biyosensörü aracılığıyla ölçer. Hsp90 ve Cdc37 arasındaki biyomoleküler etkileşimleri değerlendirmek için FEB teknolojisi kullanıldı ve iki protein arasında güçlü bir etkileşim tespit edildi.

Moleküler Chaperone Hsp90 ve İstemci Protein Kinaz Cdc37 Arasındaki Biyomoleküler Etkileşimi Alan Etkili Biyosensing Teknolojisini Kullanarak Keşfetmek

Öğrenin, Nafion kaplı ve polianilin fonksiyonlandırılmış kimyasal dirençli mikro pH sensörü üretimini. Lactococcus lactis fermantasyonu sırasında gerçek zamanlı pH değişimlerini izlemek için kompakt ve uygun maliyetli bir yöntem sunar.

Nafion kaplı imalatı, mikrobiyal fermantasyon sırasında gerçek zamanlı monitör pH grafen oksit/Polyaniline Chemiresistive sensör azaltılmış (Video) | JoVE Journal

Nafion kaplı imalatı, mikrobiyal fermantasyon sırasında gerçek zamanlı monitör pH grafen oksit/Polyaniline Chemiresistive sensör azaltılmış

Daha fazla video keşfet