M.D.Y, S.M.G-S. e LMT riconosce l'Office of Naval Research (premio #N0001415WX01038 e N0001415WX00195), il laboratorio di ricerca navale e l'Istituto di Nanoscienze di laboratorio di ricerca navale; M.Y.E.-N. è supportato da l'US Dipartimento di energia Grant DE-FG02-13ER16415.

1. preparazione di interdigitating microelettrodo matrice (IDA)
<ol><li>Ottenere IDA commercialmente disponibile elettrodi modellati su un substrato non conduttivo o sintetizzarli utilizzando metodi standard litografici. 28 Nota: IDA dimensioni e/o materiali possono essere variate sulla base desiderate condizioni per diversi esperimenti. IDAs qui utilizzati sono stati ottenuti in commercio e consisteva di due interdigitating microelettrodo oro modellato su un substrato di vetro collegato ad elettrodi grandi alle estremità opposte della matrice. Gli elettrodi sono esposti mentre le linee di autobus collegamento degli elettrodi per le grandi pastiglie di contatto sono rivestite con materiale isolante sottile. IDAs utilizzati qui sono costituiti da due set di 10 bande di lunga oro microelettrodo µm-wide e 2 mm (source e drain) distanziati di 5 µm apart modellato su una superficie di vetro piano. IDAs utilizzato qui aveva 65 paia di elettrodi (130 totale interdigitating bande). Alternanza di fasce è collegati ad elettrodi alle estremità opposte della matrice.</li>
	<li>Filo e isolare IDA<ol>
<li>Collegare un cavo per ogni pad elettrodo grande utilizzando resina epossidica conduttrice d'argento.<ol>
<li>Preparare la resina epossidica conduttrice secondo le istruzioni del produttore per la resina epossidica specifica in uso con una punta di asta o pipetta miscelazione (istruzioni possono variare dal produttore).</li>
			<li>Posizionare un filo su ogni pad oro, sicuro in posizione con del nastro di laboratorio. Coprire il filo e il pad con epossidica argento usando una punta di asta o pipetta di miscelazione.</li>
			<li>Muovere con cautela per un forno a 80 ° C per 1 h a cura o cura sulla base delle raccomandazioni del produttore per l'epossidica argento conduttiva specifica utilizzato.</li>
			<li>Dopo la resina epossidica cure, è possibile utilizzare un multimetro per garantire connettività elettrica tra la fine del filo e le pastiglie. La resistenza tra il filo e il tampone dovrebbe essere < 5 Ω. Inoltre, è possibile utilizzare il multimetro per verificare che nessun epossidico conduttivo è connessione elettrodi multipli, come questo può breve la matrice. Se la resina epossidica conduttrice è più cavi di collegamento, utilizzare un graffietto per isolare i cavi.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Isolare la connessione epoxied rivestendo la connessione con una termica, elettrica e impermeabile materiale isolante. Ritardante di fiamma resine poliuretaniche sono spesso adatte.<ol>
<li>Rimuovere la punta di una provetta conica per centrifuga 15 mL (a circa il marchio di 2,5 mL) come uno stampo per il materiale isolante. Fare due piccoli fori nella parte inferiore per i cavi a sporgere attraverso l'utilizzo di un ago 21G.</li>
			<li>Inserire l'IDA il fili attraverso i fori nella parte inferiore della muffa e della muffa.</li>
			<li>Preparare il materiale isolante specifico. Seguire le istruzioni fornite con la resina specifica ottenuta.</li>
			<li>Pipettare l'isolante nello stampo in modo che la resina epossidica argento è completamente coperto (~2.5 mL) e lasciare per asciugare secondo le specifiche del produttore.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. elettrochimica reattore installazione, collaudo e inoculazione
<ol><li>Impostare la cella elettrochimica.<ol>
<li>Inserire la cella elettrochimica IDA, controelettrodo ed elettrodo di riferimento. Nota: Il reattore elettrochimico utilizzato può variare notevolmente, fino a quando tutti gli elettrodi forma all'interno. Una considerazione è che l'elettrodo di riferimento dovrebbe essere più vicino possibile all'elettrodo di lavoro dato i limiti pratici del reattore. Qui, usiamo un reattore monocamera con il riferimento dell'elettrodo ~ 2-3 cm dagli elettrodi di lavoro. Inoltre, l'elettrodo contatore deve essere più grande l'elettrodo di lavoro per garantire che non è limitante nel sistema.</li>
		<li>Se si lavora con una coltura pura, sterilizzare il reattore con il controelettrodo all'interno. Sterilizzare l'elettrodo di riferimento in ammollo nella candeggina per 10 min e acqua deionizzata sterile per 10 min. sterilizzare l'IDA mediante immersione in candeggina per 5 s seguita da acqua deionizzata sterile per 10 s prima dell'inserimento nel reattore.</li>
		<li>Riempire la cella elettrochimica con mezzo sterile adatto per la crescita di biofilm. Per g. sulfurreducens17,18, usare acqua dolce mezzo escluse fumarato. Per biocathode MCL,9 usare mezzo artificiale con acqua di mare. 9
</li>
		<li>Collegare gli elettrodi di un bipotentiostat. Collegare un elettrodo di IDA al cavo del lavoro 1, l'altro elettrodo IDA al cavo del lavoro 2, l'elettrodo di riferimento per la Guida di riferimento e il controelettrodo al cavo del contatore.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Test elettrochimici di IDAs. Nota: L'obiettivo principale di questo test è quello di assicurarsi che i due elettrodi sono separati galvanicamente. Tutte le tecniche elettrochimiche sono disponibili nel software utilizzato per controllare il bipotentiostat.<ol>
<li>Eseguire test di conducibilità di controllo (prima crescita di biofilm) per garantire il corretto funzionamento di IDA utilizzando un bipotentiostat.<ol>
<li>Misura il potenziale del circuito aperto di ciascun elettrodo per 1 min. Nota: Su alcuni strumenti, circuito aperto potenziale deve essere raggiunto utilizzando il programma di raccolta di galvanostatici e impostazione della corrente a 0 mA.</li>
			<li>Misura il potenziale del circuito aperto di elettrodo 2 durante l'esecuzione di voltammetria ciclica sull'elettrodo 1 tra + 0,2 V a + 0,6 V (vs lei) a 20 mV/s. Nota: Altri limiti e la frequenza delle analisi per CV può essere utilizzato se lo si desidera. Tuttavia, evitare potenziali che comporterà la generazione di idrogeno o ossigeno.</li>
			<li>Verificare che il circuito aperto potenziali misurato a elettrodo 2 non rispecchiano il potenziale dell'elettrodo 1 durante il CV usando il software potenziostato. Nota: Il potenziale del circuito aperto di elettrodo 2 può cambiare, ma dovrebbe essere indipendente del potenziale di elettrodo 1.</li>
			<li>Ripetere i passaggi da 2.2.1.1 attraverso 2.2.1.3 tranne controllo il potenziale di elettrodo 2 e misura il potenziale del circuito aperto dell'elettrodo 1.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Impostare il potenziale di elettrodi di lavoro il potenziale di crescita desiderata del biofilm elettroattivi pertinenti utilizzando il software bipotentiostat. Ad esempio, è possibile utilizzare + 0.5 V (vs lei) per Geobacter sulfurreducens o +0.31 V (vs lei) per biocathode MCL.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Crescere pertinenti elettroattivi biofilm<ol>
<li>Inoculare il reattore elettrochimico da un magazzino cultura/arricchimento dei microrganismi elettrochimicamente attivi desiderati utilizzando le tecniche microbiologiche asettiche standard. Per prove standard, inoculare in un 01:20 rapporto (inoculo al volume del reattore) di un OD600 = 0,5 cultura.</li>
		<li>Impostare l'agitazione nel reattore al livello desiderato (~ 200 giri/min) e l'incubatore / bagno di acqua alla temperatura desiderata in base alle condizioni di crescita del biofilm di interesse. Per g. sulfurreducens, utilizzare 30 ° C per una crescita ottimale.</li>
		<li>Incubare il sistema in base a specifici requisiti di microorganism(s) di interesse finché il biofilm colma il divario che separa i due elettrodi. Per stazionario biofilm g. sulfurreducens , incubare per ~ 7-10 giorni. Per biocathode MCL, incubare ~ 7 giorni. In ogni caso, controllare la temperatura a 30 ° C.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. elettrochimici esperimenti gating
<ol><li>Selezionare i parametri sperimentali che verranno utilizzati per determinare la dipendenza di corrente-potenziale per le misurazioni di Gate.
	<ol>
<li>Determinare la portata dei potenziali di cancello che verrà applicato per l'IDA per ottenere la corrente condotta (ISD) contro curva (EG) potenziale di cancello per il sistema. Nota: La gamma dei potenziali cancello esaminato dovrebbe coprire tutti i potenziali con attività redox possibile. Se nessuna informazione circa il sistema di interesse è disponibile, una gamma ampia potenziale dovrebbe essere usato (-da 0,55 a + 0,6 V vs lei). Un approccio di prova ed errore può essere utilizzato per mettere a punto la gamma basata sul sistema oggetto di studio. Cancello di potenziale è definita come: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq1.jpg"> dove ED è il potenziale dell'elettrodo scarico ed ES è il potenziale dell'elettrodo di origine. La gamma dei potenziali cancello utilizzato è vincolata dai requisiti e limitazioni del sistema specifico di interesse. 18 Nota: Source e drain potenziali che si tradurrà in evoluzione di ossigeno e idrogeno dovrebbero essere evitati come questi processi possono danneggiare il biofilm.</li>
		<li>Determinare la tensione di fonte-drain (VSD) che verrà utilizzata come forza motrice per trasporto di elettroni attraverso la pellicola dall'origine allo scarico. Tensione drain-source è definito come: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq2.jpg"> Nota: La tensione di fonte-scarico deve essere sufficientemente piccola affinché ISD scalabilità lineare con VSD. 17
</li>
		<li>Scegliere una velocità di scansione (v) a cui EG viene modificato linearmente con il tempo che è indipendente iSD in modo che il sistema può essere approssimato per essere allo stato stazionario per ogni cancello potenziale. Nota: Una velocità di scansione di inferiore a 0,002 V/s viene spesso utilizzata per sistemi biologici. 29 , 30
</li>
		<li>Impostare il software bipotentiostat per eseguire le misurazioni Gate (cioè spazzare il cancello potenziali) sopra l'intervallo selezionato, alla tensione selezionato origine-scarico e alla velocità di scansione desiderata basato sulle considerazioni di cui sopra. Nota: per le misurazioni Gate precedente con g. sulfurreducens,17,19 EG =-da 0,55 V a 0,6 V (vs lei), VSD = 0.01 V o 0,1 V, v = 0.001 V/s. Per Biocathode MCL, EG = 0.25 V a 0.7 V (vs lei), VSD = 0,002 V, v = 0.0002 V/s.<ol>
<li>Inoltre, eseguire una misurazione di base con VSD = 0.000 V (cioè, un CV a ciascun elettrodo individuo effettuato simultaneamente) al v stesso scelto nel passaggio 3.1.3.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Eseguire misurazioni Gate utilizzando le condizioni in 3.1.4 sotto entrambi fatturato (con donatore dell'elettrone solubile o accettore presente) e non-fatturato (senza solubile elettrone donatore o accettore). Nota: Non fatturato condizioni sono vantaggiose perché misurazioni non disturbino l'ossidazione o la riduzione dei composti solubili per il metabolismo cellulare, anche se risultati simili dovrebbero essere ottenuti indipendentemente da quale condizione viene utilizzata dopo sottraendo le correnti di fondo (dettagliate in 3.1.8).<ol>
<li>Ottenere condizioni di fatturato utilizzando lo stesso mezzo di reattore come quello usato per la crescita batterica sull'elettrodo. Questa sostanza contiene un donatore di elettroni solubili, quali acetato per g. sulfurreducens,17 o accettore, come l'ossigeno per Biocathode MCL.</li>
			<li>Ottenere condizioni di non-fatturato facendo lo stesso mezzo di reattore utilizzato per la crescita batterica sull'elettrodo, salvo omettere il donatore dell'elettrone solubile o accettore. Dopo aver verificato che il potenziostato è spento, rimuovere asetticamente il mezzo e aggiungere in mezzo fresco senza il donatore dell'elettrone per sistemi anodiche o accettore per sistemi catodica. In alternativa, può istituire un sistema a flusso continuo per sostituire lentamente il mezzo con il mezzo desiderato per nonturnover condizioni. Nota: Se l'ossigeno è l'accettore di elettroni solubile (per quanto riguarda biocathode MCL), sparge il sistema con una miscela di ~ 15% CO2 e 85% N2 (o una miscela di gas che manterrà il pH corretto nel mezzo).</li>
		</ol>
</li>
		<li>Dopo il completamento delle misurazioni Gate, è possibile utilizzare il software potenziostato per impostare il potenziale di ciascun elettrodo torna alla crescita potenziale per consentire al sistema di ri-stabilizzare (utilizzando gli stessi valori 2.2.2).</li>
		<li>Se sono soddisfatte tutte le condizioni sopra descritte (ISD è indipendente di v e scalabilità lineare con VSD), convertire I valoriSD conducibilità utilizzando le seguenti equazioni come descritto in precedenza31 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq3.jpg"> <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq4.jpg">
</li>
		<li>dove G è la conduttanza e S è un fattore di scala che dipende dal sistema e fattori variabili come la dimensione degli elettrodi, spaziatura e altezza del biofilm. Per alcuni sistemi, S può essere determinato dalle equazioni predeterminati. 31 in alternativa, S può essere calcolata numericamente utilizzando un software di modellazione, come descritto in precedenza. 17
</li>
		<li>Sottrarre le correnti di fondo per identificare la forma e la grandezza della condotta corrente. O sottrarre la corrente generata a VSD = 0.00 V dalla corrente generata a VSD = 0,01 V o sottrarre lo scolo corrente dall'origine corrente generato con una VSD = 0,01 V. entrambi metodo rimuove correnti di fondo, lasciando solo l'attuale condotta.</li>
	</ol></li>
	<li>Misure di gating elettrochimiche dipendente dalla temperatura
	<ol>
<li>Determinare l'intervallo di temperature di interesse. Questa gamma è altamente dipende dal sistema in fase di studio, tuttavia fisiologicamente rilevanti temperature devono essere utilizzate. Nota: Gli studi precedenti hanno usato una gamma di temperatura di 10 ° C a 30 ° C per lo studio di trasporto dell'elettrone in condizioni fisiologicamente rilevanti per i microrganismi mesofili. 17
</li>
		<li>Ottenere un ricircolo bagnomaria o dall'incubatore per regolare la temperatura del reattore e un reattore di controllo per garantire che il set point e la temperatura effettiva del mezzo è lo stesso.<ol>
<li>Inserire un termometro o la termocoppia in un reattore di controllo dove sarebbe l'IDA.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Io fare misurazioni diSD (vedere 3.1.4) sopra la gamma di temperature selezionate sotto fatturato e nonturnover (descritto al punto 3.1.5) condizioni utilizzando il bipotentiostat seguendo una delle due procedure descritte di seguito.<ol>
<li>Generare ISD contro le curve EG , come descritto in precedenza (Vedi 3.1), per ogni temperatura sopra la gamma di temperature di interesse. Per i materiali che esibiscono conducibilità redox, come g. sulfurreducens e Biocathode MCL, la corrente di picco da ogni temperatura viene utilizzato per determinare ISD vs dipendenza da T. Nota: Questo metodo è utilizzato per generare un completo hoSD vs EG curva per ogni temperatura, ma richiede più tempo che la seconda opzione.</li>
			<li>In alternativa, impostare e tenere premuto l'IDA al cancello potenziale che produce massimo condotto corrente utilizzando il bipotentiostat (ottenuti da ISD curva di vs EG , punto 3.1.4) e registrare la massima corrente condotta utilizzando il bipotentiostat mentre la temperatura è in bici tra la gamma di temperature selezionato mediante i comandi a bordo del bagnomaria o dall'incubatore. Nota: con la geometria dell'elettrodo/reattore utilizzata qui, ISD e T sono autorizzati a stabilizzare per almeno 20 min e una media stabile hoSD viene utilizzato per ogni temperatura. Più o meno tempo di stabilizzazione può essere richiesto sulla base del sistema specifico. Questo metodo è più veloce rispetto alla prima e provoca meno stress per il biofilm. Tuttavia, non vengono generate curve piene di Gate.</li>
			<li>La temperatura del ciclo da un set point a altro e viceversa utilizzando nuovamente i controlli a bordo di incubatore o bagnomaria per determinare la reversibilità della reazione per garantire che la temperatura in bicicletta non danneggia il biofilm.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Ripristinare la temperatura la temperatura di crescita normale utilizzando i controlli a bordo dell'incubatore o bagnomaria e consentire al sistema di stabilizzare. Nota: Per un conduttore di redox, laSD rispetto a dati di 1/T posso essere misura con l'espressione tasso di Arrhenius, che permette il calcolo dell'energia di attivazione come segue: <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq5.jpg"> <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/54671/54671eq6.jpg"> dove Euna è l'energia di attivazione per il trasferimento di elettroni tra cofattori redox adiacente e k è la costante di Boltzmann.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reply+to+the+'Comment+on+"On+electrical+conductivity+of+microbial+nanowires+and+biofilms"'+by+N.+S.+Malvankar,+M.+T.+Tuominen+and+D.+R.+Lovley,+Energy+Environ.+Sci.,+2012,+5.">Reply to the 'Comment on "On electrical conductivity of microbial nanowires and biofilms"' by N. S. Malvankar, M. T. Tuominen and D. R. Lovley, Energy Environ. Sci., 2012, 5.</a> Energy Environ. Sci. 5, 6250-6255 (2012).</li><li>Strycharz-Glaven, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+Transport+through+Early+Exponential-Phase+Anode-Grown+Geobacter+sulfurreducens+Biofilms.">Electron Transport through Early Exponential-Phase Anode-Grown Geobacter sulfurreducens Biofilms.</a> Chem Electro Chem. 1, 1957-1965 (2014).</li><li>Chidsey, C. E., Feldman, B. J., Lundgren, C., Murray, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micrometer-spaced+platinum+interdigitated+array+electrode:+fabrication,+theory,+and+initial+use.">Micrometer-spaced platinum interdigitated array electrode: fabrication, theory, and initial use.</a> Anal Chem. 58, 601-607 (1986).</li><li>Li, C., Lesnik, K. L., Fan, Y., Liu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox+Conductivity+of+Current-Producing+Mixed+Species+Biofilms.">Redox Conductivity of Current-Producing Mixed Species Biofilms.</a> PLOS ONE. 11, e0155247 (2016).</li><li>Malvankar, N. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+metallic-like+conductivity+in+microbial+nanowire+networks.">Tunable metallic-like conductivity in microbial nanowire networks.</a> Nat Nano. 6, 573-579 (2011).</li><li>Ing, N. L., Nusca, T. D., Hochbaum, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geobacter+sulfurreducens+pili+support+ohmic+electronic+conduction+in+aqueous+solution.">Geobacter sulfurreducens pili support ohmic electronic conduction in aqueous solution.</a> Phys Chem Chem Phys. 19, 21791-21799 (2017).</li><li>Fricke, K., Harnisch, F., Schr&#246;der, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+use+of+cyclic+voltammetry+for+the+study+of+anodic+electron+transfer+in+microbial+fuel+cells.">On the use of cyclic voltammetry for the study of anodic electron transfer in microbial fuel cells.</a> Energ Environ Sci. 1, 144-147 (2008).</li><li>Marsili, E., Rollefson, J. B., Baron, D. B., Hozalski, R. M., Bond, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+biofilm+voltammetry:+direct+electrochemical+characterization+of+catalytic+electrode-attached+biofilms.">Microbial biofilm voltammetry: direct electrochemical characterization of catalytic electrode-attached biofilms.</a> Appl Environ Microbiol. 74, 7329-7337 (2008).</li><li>Kankare, J., Kupila, E. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-situ+conductance+measurement+during+electropolymerization.">In-situ conductance measurement during electropolymerization.</a> J Electroanal Chem. 322, 167-181 (1992).</li><li>Byun, H. S., Pirbadian, S., Nakano, A., Shi, L., El-Naggar, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetic+Monte+Carlo+Simulations+and+Molecular+Conductance+Measurements+of+the+Bacterial+Decaheme+Cytochrome+MtrF.">Kinetic Monte Carlo Simulations and Molecular Conductance Measurements of the Bacterial Decaheme Cytochrome MtrF.</a> Chem Electro Chem. 1, 1932-1939 (2014).</li><li>El Kasmi, A., Wallace, J. M., Bowden, E. F., Binet, S. M., Linderman, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+interfacial+electron-transfer+kinetics+of+cytochrome+c+with+mixed+self-assembled+monolayers.">Controlling interfacial electron-transfer kinetics of cytochrome c with mixed self-assembled monolayers.</a> J Am Chem Soc. 120, 225-226 (1998).</li><li>Bortolotti, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Reorganization+Energy+in+Cytochrome+c+is+Controlled+by+the+Accessibility+of+the+Heme+to+the+Solvent.">The Reorganization Energy in Cytochrome c is Controlled by the Accessibility of the Heme to the Solvent.</a> J Phys Chem Lett. 2, 1761-1765 (2011).</li><li>Gallaway, J. W., Calabrese Barton, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+Redox+Polymer-Mediated+Enzyme+Electrodes.">Kinetics of Redox Polymer-Mediated Enzyme Electrodes.</a> J Am Chem Soc. 130, 8527-8536 (2008).</li><li>Thackeray, J. W., White, H. S., Wrighton, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(3-methylthiophene)-coated+electrodes:+optical+and+electrical+properties+as+a+function+of+redox+potential+and+amplification+of+electrical+and+chemical+signals+using+poly(3-methylthiophene)-based+microelectrochemical+transistors.">Poly(3-methylthiophene)-coated electrodes: optical and electrical properties as a function of redox potential and amplification of electrical and chemical signals using poly(3-methylthiophene)-based microelectrochemical transistors.</a> J Phys Chem-US. 89, 5133-5140 (1985).</li><li>Jugnet, Y., Tourillon, G., Duc, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+of+Intrinsic+Extended+&#960;-Bonding+Band+and+Metalliclike+Behavior+in+Undoped+and+Doped+Electropolymerized+Poly+(3-methylthiophene)+Films.">Evidence of Intrinsic Extended &#960;-Bonding Band and Metalliclike Behavior in Undoped and Doped Electropolymerized Poly (3-methylthiophene) Films.</a> Phys Rev Lett. 56, 1862-1865 (1986).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Durante l'installazione di IDA, è fondamentale per verificare che l'origine e lo scarico non sono corto insieme prima misure elettrochimiche di Gate, come questo altererà ISD vs curva EG e potrebbe portare a interpretazioni e risultati errati. È anche fondamentale per selezionare VSD e v tale che la corrente è linearmente dipendente da VSD e indipendente di v. Se questo non è il caso, le equazioni descritte sopra non possono essere utilizzate per calcolare la conduttività...

Extracellulare di trasporto dell'elettrone (EET) è un processo che consente alcuni microrganismi per il trasporto di elettroni tra processi metabolici intracellulari e insolubile accettori o donatori che risiedono all'esterno della cella, che vanno da minerali naturali per elettrodi. In alcuni casi, EET consente microrganismi formare elettricamente conduttivo della multi-cellula spesse biofilm su superfici di elettrodo, in cui le cellule non a diretto contatto con l'elettrodo possono utilizzare ancora come un ricettore dell'elettrone metabolica o donatore. C'è un notevole interesse in tali biofilm come catalizzatori di elettrodo per varie applicazioni, come elettrosintesi microbica, rilevamento/rimozione di contaminanti e generazione di energia a distanza e stoccaggio,7,8,9 ,10,11,12,13,14 a causa della diversità dei processi metabolici, eseguita da microrganismi e la durevolezza di biofilm microbici rispetto a base di enzima bioelettrodi. 15 , 16 inoltre, EET vie possono potenzialmente essere utilizzate per modifiche elettricamente controllo o segnale di naturali o geneticamente microbici processi metabolici coinvolti, ad esempio, nella produzione di un prodotto desiderato o rilevamento di un analita o stimolo. La conduttività elettrica di elettrocatalitica biofilm, che li distingue da altri materiali biologici, è un aspetto centrale della loro proprietà elettrocatalitiche, ancora poco è capito circa il processo di EET fondo nell'ambiente dell'elettrodo, e ciò che è noto è fortemente contestata. 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24
Qui descritto è un metodo di 2 elettrodi per misurare la conducibilità attraverso biofilm living, elettrodo-coltivate utilizzando matrici interdigitating elettrodo (IDAs). IDAs consistono di elettrodi rettangolari paralleli modellati sulla superficie di vetro piano in modo tale che ogni altra band è collegata ai lati opposti della matrice risultante in 2 elettrodi (la fonte e scolo). L'esame attento di una IDA (Vedi ad esempio, la figura 6.12b di ref #1) rivela che il divario che separa le bande adiacenti è anche collegati in modo tale da formare un singolo spacco che intreccia avanti e indietro attraverso la matrice che separa i due elettrodi. Il risultato è un lungo e stretto che separa gli elettrodi di source e drain, ottenendo molto alta fonte-scarico correnti quando un materiale conduttivo è formato, il cast, polimerizzato o cresciuto (nel caso del tipo di biofilm considerato qui) la matrice. Inoltre, le piccole dimensioni degli elettrodi si traduce in piccolo sfondo corrente a causa della capacità di carica e di cambiare in stato di ossidazione del materiale conduttivo con cambio a cancello potenziale, poiché la quantità di materiale necessario per rendere la conducibilità le misurazioni con IDAs sono così piccole. La tecnica di base di IDA gating elettrochimico descritto qui, sviluppato per caratterizzare i polimeri conduttivi a film sottile,2,3,4,25 solo recentemente è stata applicata ai sistemi viventi. 18 un'altra tecnica utilizzata per misurare la conducibilità dei biofilm vivente utilizzato un grande formato split elettrodi di source e drain e metri di origine per impostare la porta potenziali. 26 , 27 tuttavia, preoccupazioni per questi metodi sono state dettagliate in precedenza. 18
Incapsula il protocollo qui sotto la nostra esperienza con effettuare accurate misure di conduttività del vivere biofilm MCL Geobacter sulfurreducens e biocathode. G. sulfurreducens è un elettrodo di modello riducendo l'organismo in grado di utilizzare materiali insolubili, compresi gli elettrodi, come il ricettore dell'elettrone metabolica suola. Inoltre, forma biofilm spesse che sono in grado di trasportare elettroni su più celle di lunghezza, che lo rende un organismo modello ideale per studiare il trasferimento di elettroni a distanza extracellulare anodica. Includiamo anche dettagli per lo studio della biocathode MCL, un biofilm aerobica, autotrofi comunità mista isolato dal catodo di una cella a combustibile microbica bentonico. Biocathode MCL (così chiamato per i tre costituenti primari – Marinobacter, Chromatiaceaea e Labrenzia) è in grado di ossidanti un elettrodo come suo unico elettrone donatore e trasporto di elettroni su più celle di lunghezza, rendendo ha un interessante sistema di catodico per studiare. Inoltre, biocathode MCL ha la più alta conducibilità segnalata per un sistema vivente fino ad oggi utilizzando questi metodi. L'inclusione di questi biofilm elettroattivi diversificata in questo protocollo è destinato per evidenziare che questa tecnica è applicabile al trasporto di elettroni attraverso qualsiasi biofilm vivente in grado di interagire elettricamente con elettrodi di misura.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1007px;" width="1007">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">IDAs</td>
			<td style="width:192px;">CH Instruments</td>
			<td style="width:219px;">012125</td>
			<td style="width:337px;">Manufactured by ALS-Japan; sold by CH Instruments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Wire</td>
			<td style="width:192px;">Digikey</td>
			<td style="width:219px;">W7-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:259px;">Conductive silver epoxy</td>
			<td style="width:192px;">Electron microscopy sciences</td>
			<td style="width:219px;">12670-EE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Insulating material</td>
			<td style="width:192px;">3M</td>
			<td style="width:219px;">2131-B</td>
			<td>Scotchast flame retardant compound</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">15 mL conical centrifuge tube</td>
			<td style="width:192px;">VWR</td>
			<td style="width:219px;">89004-368</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">21g needle</td>
			<td style="width:192px;">VWR</td>
			<td style="width:219px;">BD-305165</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">5 mL pipette tips</td>
			<td style="width:192px;">VWR</td>
			<td style="width:219px;">82018-842</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">5 mL pipettor</td>
			<td style="width:192px;">VWR</td>
			<td>89079-976</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:259px;">Freshwater medium components</td>
			<td style="width:192px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:219px;">All standard laboratory chemicals</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Ammonium chloride</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Sodium phosphate monobasic</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Sodium bicarbonate</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:259px;">Artificial seawater medium components</td>
			<td style="width:192px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:219px;">All standard laboratory chemicals</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Sodium chloride</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Magnesium chloride hexahydrate</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Potassium chloride</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Sodium bicarbonate</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Calcium chloride dihydrate</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Ammonium chloride</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">&#160;&#160;&#160; Potassium phosphate dibasic</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Ag/AgCl reference electrode</td>
			<td style="width:192px;">Basi</td>
			<td style="width:219px;">MF-2079</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:259px;">Graphite rod counter electrode</td>
			<td style="width:192px;">Electron microscopy sciences</td>
			<td>70230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Recirculating water bath</td>
			<td style="width:192px;">Thermo Scientific</td>
			<td>152-5256</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Bipotentiostat</td>
			<td style="width:192px;">Pine Instruments</td>
			<td style="width:219px;">WD-20</td>
			<td>http://www.voltammetry.net/pine/aftermath/user</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Stir bars</td>
			<td style="width:192px;">VWR</td>
			<td>58947-114</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">G. sulfurreducens culture</td>
			<td style="width:192px;">ATCC</td>
			<td style="width:219px;">51573</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Jacketed reactor</td>
			<td style="width:192px;">Pine Instruments</td>
			<td>RRPG085</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterizing electron transport through living biofilms

Qui dimostriamo che il metodo di gating elettrochimico utilizzato per caratterizzare la conduttività elettrica di biofilm microbici elettrodo-coltivate in condizioni fisiologicamente rilevanti. 1 queste misurazioni vengono eseguite su biofilm vivente in mezzo acquoso utilizzando origine e scarico elettrodi modellati su una superficie di vetro in una configurazione specializzata indicata come un array di elettrodi interdigitating (IDA). Un biofilm è coltivato che si estende attraverso il gap che collega la fonte e scolo. I potenziali sono applicati agli elettrodi (ES ed ED) generando una corrente di fonte-scarico (ISD) attraverso il biofilm tra gli elettrodi. La dipendenza della conducibilità elettrica sul potenziale del cancello (la media delle potenzialità di source e drain, EG = [ED + ES] / 2) è determinata sistematicamente cambiando il cancello potenziale e misurando il conseguente drenaggio di origine corrente. La dipendenza della conducibilità sul cancello potenziale fornisce meccanicistici informazioni sul processo di trasporto extracellulare dell'elettrone sottostante la conduttività elettrica del biofilm specifico sotto inchiesta. Il metodo di misurazione gating elettrochimico qui descritto si basa direttamente su quello utilizzato dal M. S. Wrighton2,3 e colleghi e R. W. Murray4,5,6 e colleghi in il 1980 è indagare su polimeri conduttivi a film sottile.

IDAs erano cablata, isolate e testate per garantire che i due elettrodi erano elettricamente isolati da altro (Figura 1). Reattori sono stati assemblati, inoculati con g. sulfurreducense incubate fino a quando un biofilm colmato il divario tra gli elettrodi. Il biofilm di g. sulfurreducens può essere visto visivamente per coprire la matrice. Altri biofilm possono richiedere al ricercatore di fare un gating misure elettrochimiche per vedere ...

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Characterizing Electron Transport through Living Biofilms

Un protocollo per la misurazione di conduttività elettrica di biofilm microbici viventi in condizioni fisiologicamente rilevanti è presentato.

Caratterizzazione di trasporto dell'elettrone attraverso biofilm vivente

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under ...

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Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle diameters ranging from 30-250 nm by varying the reaction conditions. Through the selection of a microwave compatible solvent, silicic acid precursor, catalyst, and microwave irradiation time, these microwave-assisted methods were capable of overcoming the previously reported shortcomings associated with synthesis of silica nanoparticles using microwave reactors. The siloxane precursor was hydrolyzed using the acid catalyst, HCl. Acetone, a low-tan &#948; solvent, mediates the condensation reactions and has minimal interaction with the electromagnetic field. Condensation reactions begin when the silicic acid precursor couples with the microwave radiation, leading to silica nanoparticle sol formation. The silica nanoparticles were characterized by dynamic light scattering data and scanning electron microscopy, which show the materials&#39; morphology and size to be dependent on the reaction conditions. Microwave-assisted reactions produce silica nanoparticles with roughened textured surfaces that are atypical for silica sols produced by St&#246;ber&#39;s methods, which have smooth surfaces.

Silica nanoparticles were prepared using acid-catalysis of a siloxane precursor and microwave-assisted synthetic techniques resulting in the controlled growth of nanomaterials ranging from 30-250 nm in diameter. The growth dynamics can be controlled by varying the initial silicic acid concentration, time of the reaction, and temperature of reaction.

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

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Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, electronics and biomedical applications. Due to their accelerating production and use, CNTs constitute a potential environmental risk if they are released to soil and groundwater systems. It is therefore essential to improve the current understanding of environmental fate and transport of CNTs. The transport and retention of CNTs in both natural and artificial media have been reported in literature, but the findings widely vary and are thus not conclusive. There are a number of physical and chemical parameters responsible for variation in retention and transport. In this study, a complete procedure of selected multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) is presented starting from their surface modification to a complete set of laboratory column experiments at critical physical and chemical scenarios. Results indicate that the stability of the commercially available MWCNTs are critical with their attached surface functional group which can also influence the transport and retention of MWCNT through the surrounding medium.

Surface properties of a nanoparticle are important for their interaction with the surrounding medium. Therefore the surface modification of carbon nanotubes can be critical for their transport and retention through porous media. Here, lab scale column experiments are used to understand the possible transport and retention of these nanoparticles.

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Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

We demonstrate a novel synthesis strategy for the preparation of Pr-doped SrTiO3 ceramics via a combination of solid state reaction and spark plasma sintering techniques. Polycrystalline ceramics possessing a unique morphology can be achieved by optimizing the process parameters, particularly spark plasma sintering heating rate. The phase and morphology of the synthesized ceramics were investigated in detail using X-ray diffraction, scanning electron microcopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy. It was observed that the grains of these bulk Pr-doped SrTiO3 ceramics were enhanced with Pr-rich grain boundaries. Electronic and thermal transport properties were also investigated as a function of temperature and doping concentration. Such a microstructure was found to give rise to improved thermoelectric properties. Specifically, it resulted in a significant improvement in carrier mobility and the thermoelectric power factor. Simultaneously, it also led to a marked reduction in the thermal conductivity. As a result, a significant improvement (> 30%) in the thermoelectric figure of merit was achieved for the whole temperature range over all previously reported maximum values for SrTiO3-based ceramics. This synthesis demonstrates the steps for the preparation of bulk polycrystalline ceramics of non-uniformly Pr-doped SrTiO3.

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

A protocol for the synthesis and processing of polycrystalline SrTiO3 ceramics doped non-uniformly with Pr is presented along with the investigation of their thermoelectric properties.

Sintesi di non-uniforme Pr-drogato SrTiO<sub&gt; 3</sub&gt; Ceramica e le loro proprietà termoelettriche

We demonstrate a novel synthesis strategy for the preparation of Pr-doped SrTiO3 ceramics via a combination of solid state reaction and spark plasma ...

Original Experimental Approach for Assessing Transport Fuel Stability

The study of fuel oxidation stability is an important issue for the development of future fuels. Diesel and kerosene fuel systems have undergone several technological changes to fulfill environmental and economic requirements. These developments have resulted in increasingly severe operating conditions whose suitability for conventional and alternative fuels needs to be addressed. For example, fatty acid methyl esters (FAMEs) introduced as biodiesel are more prone to oxidation and may lead to deposit formation. Although several methods exist to evaluate fuel stability (induction period, peroxides, acids, and insolubles), no technique allows one to monitor the real-time oxidation mechanism and to measure the formation of oxidation intermediates that may lead to deposit formation. In this article, we developed an advanced oxidation procedure (AOP) based on two existing reactors. This procedure allows the simulation of different oxidation conditions and the monitoring of the oxidation progress by the means of macroscopic parameters, such as total acid number (TAN) and advanced analytical methods like gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) and Fourier Transform Infrared - Attenuated Total Reflection (FTIR-ATR). We successfully applied AOP to gain an in-depth understanding of the oxidation kinetics of a model molecule (methyl oleate) and commercial diesel and biodiesel fuels. These developments represent a key strategy for fuel quality monitoring during logistics and on-board utilization.

Oxidation stability of transport fuels has become a concern for future fuel development. This work presents an original methodology developed by IFP Energies Nouvelles for assessing fuel stability using two different reactors. This methodology was successfully applied to gain an in-depth understanding of the oxidation kinetics and pathways of model molecules and commercial fuels.

Approccio sperimentale originale per la valutazione Transport Fuel Stabilità

The study of fuel oxidation stability is an important issue for the development of future fuels. Diesel and kerosene fuel systems have undergone several ...

1,3,5-Triphenylbenzene and Corannulene as Electron Receptors for Lithium Solvated Electron Solutions

The authors report on conductivity studies carried out on lithium solvated electron solutions (LiSES) prepared using two types of polyaromatic hydrocarbons (PAH), namely 1,3,5-triphenylbenzene and corannulene, as electron receptors. The solid PAHs were first dissolved in tetrahydrofuran (THF) to form a solution. Metallic lithium was then dissolved into these PAH/THF solutions to yield either blue or greenish blue solutions, colors which are indicative of the presence of solvated electrons. Conductivity measurements at ambient temperature carried out on 1,3,5-triphenylbenzene-based LiSES, denoted by LixTPB(THF)24.7 (x = 1, 2, 3, 4), showed an increase of conductivity with increase of Li:PAH ratio from x = 1 to 2. However, the conductivity gradually decreased upon further increasing the ratio. Indeed the conductivity of LixTPB(THF)24.7 for x = 4 is even lower than for x = 1. Such behavior is similar to that of the previously reported LiSES prepared from biphenyl and naphthalene. Conductivity versus temperature measurements on corannulene-based LiSES, denoted by LixCor(THF)247 (x = 1, 2, 3, 4, 5), showed linear relationships with negative slopes, indicating a metallic behavior similar to biphenyl and naphthalene-based LiSES.

The authors report on conductivity studies carried out on lithium solvated electron solutions (LiSES) prepared using 1,3,5-triphenylbenzene (TPB) and corannulene as electron receptors.

1,3,5-Triphenylbenzene e corannulene come Electron recettori per litio solvatato Electron Solutions

The authors report on conductivity studies carried out on lithium solvated electron solutions (LiSES) prepared using two types of polyaromatic ...

In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

Bacterial biofilms are surface-associated communities that are vastly studied to understand their self-produced extracellular polymeric substances (EPS) and their roles in environmental microbiology. This study outlines a method to cultivate biofilm attachment to the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) and achieve in situ chemical mapping of a living biofilm by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). This is done through the culturing of bacteria both outside and within the SALVI channel with our specialized setup, as well as through optical imaging techniques to detect the biofilm presence and thickness before ToF-SIMS analysis. Our results show the characteristic peaks of the Shewanella biofilm in its natural hydrated state, highlighting upon its localized water cluster environment, as well as EPS fragments, which are drastically different from the same biofilm's dehydrated state. These results demonstrate the breakthrough capability of SALVI that allows for in situ biofilm imaging with a vacuum-based chemical imaging instrument.

In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

This article presents a method for growing a biofilm for in situ time-of-flight secondary ion mass spectrometry for chemical mapping in its hydrated state, enabled by a microfluidic reactor, System for Analysis at the liquid Vacuum Interface. The Shewanella oneidensis MR-1 with green fluorescence protein was used as a model.

In Situ Caratterizzazione di Shewanella oneidensis MR1 biofilm di SALVI e ToF-SIMS

Bacterial biofilms are surface-associated communities that are vastly studied to understand their self-produced extracellular polymeric substances (EPS) ...

Quantifying X-Ray Fluorescence Data Using MAPS

The quantification of X-ray fluorescence (XRF) microscopy maps by fitting the raw spectra to a known standard is crucial for evaluating chemical composition and elemental distribution within a material. Synchrotron-based XRF has become an integral characterization technique for a variety of research topics, particularly due to its non-destructive nature and its high sensitivity. Today, synchrotrons can acquire fluorescence data at spatial resolutions well below a micron, allowing for the evaluation of compositional variations at the nanoscale. Through proper quantification, it is then possible to obtain an in-depth, high-resolution understanding of elemental segregation, stoichiometric relationships, and clustering behavior.
This article explains how to use the MAPS fitting software developed by Argonne National Laboratory for the quantification of full 2-D XRF maps. We use as an example results from a Cu(In,Ga)Se2 solar cell, taken at the Advanced Photon Source beamline 2-ID-D at Argonne National Laboratory. We show the standard procedure for fitting raw data, demonstrate how to evaluate the quality of a fit and present the typical outputs generated by the program. In addition, we discuss in this manuscript certain software limitations and offer suggestions for how to further correct the data to be numerically accurate and representative of spatially resolved, elemental concentrations.

Here, we demonstrate the use of the X-ray fluorescence fitting software, MAPS, created by Argonne National Laboratory for the quantification of fluorescence microscopy data. The quantified data that results is useful for understanding the elemental distribution and stoichiometric ratios within a sample of interest.

Quantificare i dati di fluorescenza di raggi x utilizzando le mappe

The quantification of X-ray fluorescence (XRF) microscopy maps by fitting the raw spectra to a known standard is crucial for evaluating chemical ...

The Effect of Charging and Discharging Lithium Iron Phosphate-graphite Cells at Different Temperatures on Degradation

The effect of charging and discharging lithium iron phosphate-graphite cells at different temperatures on their degradation is evaluated systematically. The degradation of the cells is assessed by using 10 charging and discharging temperature permutations ranging from -20 &#176;C to 30 &#176;C. This allows an analysis of the effect of charge and discharge temperatures on aging, and their associations. A total of 100 charge/discharge cycles were carried out. Every 25 cycles a reference cycle was performed to assess the reversible and irreversible capacity degradation. A multi-factor analysis of variance was used, and the experimental results were fitted showing: i) a quadratic relationship between the rate of degradation and the temperature of charge, ii) a linear relationship with the temperature of discharge, and iii) a correlation between the temperature of charge and discharge. It was found that the temperature combination for charging at +30 &#176;C and discharging at -5 &#176;C led to the highest rate of degradation. On the other hand, the cycling in a temperature range from -20 &#176;C to 15 &#176;C (with various combinations of temperatures of charge and discharge), led to a much lower degradation. Additionally, when the temperature of charge is 15 &#176;C, it was found that the degradation rate is nondependent on the temperature of discharge.

This article describes the effect of dissimilar charging/discharging temperatures on the degradation of lithium iron phosphate-graphite pouch cells, aiming at simulating close to real case scenarios. In total, 10 temperature combinations are investigated in the range -20 to 30 &#176;C in order to analyze the impact of temperature on degradation.

L'effetto di carica e Scarica di celle di litio ferro fosfato-grafite a diverse temperature sulla degradazione

The effect of charging and discharging lithium iron phosphate-graphite cells at different temperatures on their degradation is evaluated systematically. ...

A Rhodopsin Transport Assay by High-Content Imaging Analysis

Rhodopsin misfolding mutations lead to rod photoreceptor death that is manifested as autosomal dominant retinitis pigmentosa (RP), a progressive blinding disease that lacks effective treatment. We hypothesize that the cytotoxicity of the misfolded rhodopsin mutant can be alleviated by pharmacologically stabilizing the mutant rhodopsin protein. The P23H mutation, among the other Class II rhodopsin mutations, encodes a structurally unstable rhodopsin mutant protein that is accumulated in the endoplasmic reticulum (ER), whereas the wild type rhodopsin is transported to the plasma membrane in mammalian cells. We previously performed a luminescence-based high-throughput screen (HTS) and identified a group of pharmacological chaperones that rescued the transport of the P23H rhodopsin from ER to the plasma membrane. Here, using an immunostaining method followed by a high-content imaging analysis, we quantified the mutant rhodopsin protein amount in the whole cell and on the plasma membrane. This method is informative and effective to identify true hits from false positives following HTS. Additionally, the high-content image analysis enabled us to quantify multiple parameters from a single experiment to evaluate the pharmacological properties of each compound. Using this assay, we analyzed the effect of 11 different compounds towards six RP associated rhodopsin mutants, obtaining a 2-D pharmacological profile for a quantitative and qualitative understanding about the structural stability of these rhodopsin mutants and efficacy of different compounds towards these mutants.

Here, we described a high-content imaging method to quantify the transport of rhodopsin mutants associated with retinitis pigmentosa. A multiple-wavelength scoring analysis was used to quantify rhodopsin protein on the cell surface or in the whole cell.

Un saggio di trasporto Rhodopsin dall'analisi di Imaging ad alto contenuto

Rhodopsin misfolding mutations lead to rod photoreceptor death that is manifested as autosomal dominant retinitis pigmentosa (RP), a progressive blinding ...

Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy

The fabrication and preparation of graphene-supported microwell liquid cells (GSMLCs) for in situ electron microscopy is presented in a stepwise protocol. The versatility of the GSMLCs is demonstrated in the context of a study about etching and growth dynamics of gold nanostructures from a HAuCl4 precursor solution. GSMLCs combine the advantages of conventional silicon- and graphene-based liquid cells by offering reproducible well depths together with facile cell manufacturing and handling of the specimen under investigation. The GSMLCs are fabricated on a single silicon substrate which drastically reduces the complexity of the manufacturing process compared to two-wafer-based liquid cell designs. Here, no bonding or alignment process steps are required. Furthermore, the enclosed liquid volume can be tailored to the respective experimental requirements by simply adjusting the thickness of a silicon nitride layer. This enables a significant reduction of window bulging in the electron microscope vacuum. Finally, a state-of-the-art quantitative evaluation of single particle tracking and dendrite formation in liquid cell experiments using only open source software is presented.

Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy

A protocol for preparation of graphene-supported microwell liquid cells for in situ electron microscopy of gold nanocrystals from HAuCl4 precursor solution is presented. Furthermore, an analysis routine is presented to quantify observed etching and growth dynamics.

Preparazione di cellule liquide microwell supportate al grafene per la microscopia elettronica di trasmissione in situ

The fabrication and preparation of graphene-supported microwell liquid cells (GSMLCs) for in situ electron microscopy is presented in a stepwise protocol. ...