이 기술은 바이오 마스크 변환이나 유기 폐기물의 바이오 가스 생산과 같은 바이오 공정 기술 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 화학 성 pH 센싱의 주요 장점은 전극이 작고 튜브가 많은 수의 복제되어 참조 전극없이 작동한다는 것입니다. pH가 중요한 매개 변수이기 때문에 이 기술의 의미는 여러 미세 반응기로 확장됩니다.
기존의 pH 전극은 마이크로 반응기 스크리닝 플랫폼에 사용될 너무 비싸거나 너무 큽다. 이 방법은 작은 규모로 여러 순열 패스에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 또한 pH 측정이 중요한 다른 화학 적 또는 생물학적 패스에 적용 될 수 있습니다.
먼저, 흑연 3그램을 농축 황산 69밀리리터에 넣고 흑연이 완전히 분산될 때까지 용액을 저어줍니다. 아질산 나트륨 1.5 그램을 추가합니다. 1시간 의 교반 후, 얼음 욕조에 용기를 놓습니다.
퍼망가네이트 칼륨 9그램을 분산에 넣고 얼음 욕조에서 용기를 제거합니다. 실온에서 따뜻하게 해준 후 138밀리리터의 밀리큐 물 방울을 넣으세요. 그런 다음 밀리큐 물 420밀리리터를 넣고 온전한 접시를 사용하여 섭씨 90도에서 온도를 유지합니다.
뜨거운 분산에 과산화수소 30 %의 7.5 밀리리터를 추가합니다. 분산을 원심분리기 튜브로 옮긴 후, 20분 동안 10회, 000회 G에서 원심분리로 제품을 수집합니다. 상체를 폐기한 후, 따뜻한 이중 증류수로 펠릿을 4번, 염산 10%로 2회 세척합니다.
마지막으로, 에탄올로 펠릿을 두 번 씻고 오븐에서 섭씨 50도에서 건조시다. 밀리큐 수의 10 밀리리터에 흑연 산화물의 10 밀리그램을 분산한 다음 6시간 동안 초음파 욕조에서 분산을 초음파 처리합니다. 초음파 에 따라, 2700 회 G.에서 30 분 동안 원심 분리되지 않은 흑연 산화물 플레이크를 제거하고 고체 입자를 폐기하고 추가 실험을 위해 상체를 사용합니다.
작업 용액을 준비하려면 그래핀 산화물 스톡 용액을 밀리-Q 물로 두 배 나 희석하십시오. 이제 노출된 교차 된 금 전극 위에 그래 핀 산화물 작업 용액의 두 마이크로 리터를 추가합니다. 낙하 주조 후, 12 시간 동안 실온에서 그래 핀 옥사이드 전극을 건조.
전극을 PDMS 전극 홀더에 삽입합니다. 용액 저수지 역할을 하는 전극 홀더의 다른 부분을 전극 위에 놓습니다. 두 개의 용지 클립을 사용하여 두 부분을 함께 클리핑하여 홀더를 조립합니다.
다음으로, 저수지내의 2개의 어금반 인산염 버퍼의 파이펫 300 마이크로리터. 그런 다음 기준 및 카운터 전극을 용액에 배치하여 그래핀 옥사이드 필름의 표면에 가깝게 배치됩니다. 데이터 수집을 위해 컴퓨터에 연결된 전극을 강력한 iostat와 연결합니다.
전기 화학 적 감소를 위해 순환 볼탐량을 사용하고 적절한 전위 범위 및 스캔 속도를 선택합니다. 0에서 영하 1.2볼트 사이의 전극을 10배 순환합니다. 실험 후 홀더에서 전극을 제거하고 밀리-Q 물로 반복적으로 세척합니다.
그런 다음 12 시간 동안 101섭씨에서 오븐에서 전극을 건조시다. 전극이 건조하면 오븐에서 꺼내 실온으로 식힙니다. 그런 다음 멀티미터로 ErGO 전극의 전도도를 측정합니다.
1개의 어황 황산의 5밀리리터에 10 밀리몰라 애니멀린의 5개의 마이크로리터를 용해시킴으로써 폴리안틸린 기능화를 위한 애니라인 단량제 10밀리머 용액을 준비한다. 용액 저장소에 300 마이크로리터의 애니라인 단조량제를 추가합니다. 그런 다음 ErGO증착전극을 이전에 설명한 대로 전극 홀더에 놓습니다.
심혈성 볼탐트리를 사용하여 ErGO를 ErGO-PA로 기능화하고 적절한 전위 범위 및 스캔 속도를 선택합니다. 전극을 50배, 0~9볼트 사이로 순환합니다. 폴리애니인 증착 후 전극을 제거하고 밀리-Q 물로 반복적으로 세척합니다.
그런 다음 오븐에서 섭씨 80도에서 전극을 12 시간 동안 건조시십시오. 전극이 건조하면 오븐에서 제거하고 다미터로 전극의 전도도를 측정하기 전에 실온으로 냉각할 수 있습니다. 다음으로, pH가 5가 될 때까지 브리튼-로빈슨 완충액에 2개의 어금다 나트륨 수산화나트륨을 추가합니다.
브리튼-로빈슨 범용 완충액을 준비하려면 인산 04두더지, 아세트산 04두더지, boric acid 04 두더지, 밀리-Q 물 8리터를 섞는다. 그런 다음 최종 부피가 1리터가 될 때까지 밀리-Q 물을 추가합니다. pH 5 버퍼 용액에서 전극을 컨디셔닝한 후, 먼저 버퍼 용액에 직접 찍어 다른 pH의 솔루션에서 그 저항을 측정합니다.
그런 다음 전극의 다른 부분을 데이터 수집을 위해 컴퓨터 제어 된 potentiostat에 연결합니다. 기술 목록에서 암페롬법 전류 와 시간 곡선을 선택하고 전극에 100 밀리볼트 전위 차이를 적용합니다. 측정 후 실온에서 전극을 12시간 동안 건조시하십시오.
ErGO-PA 전극 위에 5개의 중량 퍼센트 나피온5개의 마이크로리터를 추가하고 실온에서 전극을 12시간 동안 건조시다. 나피온 코팅 후 pH 측정 전에 24시간 동안 pH 5에서 완충액의 전극을 가열합니다. pH 5 버퍼 용액에서 컨디셔닝한 후, 나피온 코팅 된 ErGO-PA 전극을 제거하고 이전에 설명한 대로 pH 4에서 9까지 전극의 저항을 측정한다.
9.3 그램의 M17 파우더를 250 밀리리터의 탈염수를 추가합니다. 분말이 완전히 녹을 때까지 용액을 천천히 교반합니다. 그런 다음 15 분 동안 섭씨 121도에서 솔루션을 자동 복제합니다.
다음으로, 250 밀리리터 살균 플라스크에 살균된 M17 배지 50밀리리터를 마그네틱 스터드 바를 추가합니다. 8 밀리리터의 오토클레이브 1 어금니 포도당 용액을 배지에 추가합니다. 그런 다음, 이전에 동일한 배양 배지에서 재배된 L.lactis 배양 10마이크로리터로 용액을 접종한다.
교반하는 동안 18시간 동안 인큐베이션 오븐에 접종된 배양 배지를 자기 교반 접시에 넣고 18시간 동안 플라스크를 놓습니다. 인큐베이션 중에 pH를 모니터링합니다. ErGO-PA-NA 전극을 L.lactis 문화에 넣고 면 플러그로 닫습니다.
그런 다음 L.lactis를 성장시키기 위해 섭씨 30도의 온도 조절기로 설치하십시오. 이에 따라 전극에 100밀리볼트를 적용하고 시간에 대한 전류를 측정합니다. 다른 시점에서 5 밀리리터 샘플을 채취하여 600나노미터의 광학 밀도와 통상의 유리 전극을 가진 pH를 오프라인으로 측정한다.
배양의 광학 밀도가 일정해질 때까지 측정을 계속하여 박테리아가 더 이상 자라지 않음을 나타냅니다. 마이너스 1.0 볼트 주위의 강력한 감소 피크의 출현은 ErGO에 그래 핀 산화물의 감소를 보여 주었다. 피크의 강도는 전극의 그래핀 산화물 층의 수에 따라 달라집니다.
ErGO-PA 전극이 pH 4 ~ 9 개의 완충액에 배치되었을 때, 현재는 프로토네이션 탈화 과정에서 구멍의 도핑 및 도핑 해제로 인해 pH가 증가하여 증가했습니다. 수산화나트륨의 첨가가 특정 pH에서 멈추었을 때 전극의 반응은 즉시 안정되었다. 전극의 전도도는 나피온 코팅에 의해 별로 영향을 받지 않았다.
그러나 저항값에 있는 몇 가지 오차차가 발생하여 ErGO-PA 전극의 기저 전류 값을 변경하였다. ErGO-PA 전극과 마찬가지로 완충액의 pH가 4에서 9로 변경되면 ErGO-PA-NA 전극의 저항이 변경되었습니다. L.lactis의 성장이 시작되면 ErGO-PA-NA 전극의 전류가 점차 감소하고 기하급수적 성장 단계에서 가속화되어 성장이 끝나면 안정적인 가치에 도달했습니다.
전류의 최종 값은 버퍼 솔루션에서 테스트된 ErGO-PA-NA 전극의 현재 값과 비슷합니다. 이 절차를 시도하는 동안, 완전히 그래 핀 산화금 전극을 커버하는 것이 중요합니다. 이 기술은 공정 제어 분야의 연구원들이 생물학적 및 화학 시스템에 작은 pH 전극을 제조하고 사용할 수 있는 길을 열었습니다.
농축 황산, 과망가네이트 칼륨 및 과산화수소와 함께 일하는 것은 매우 위험할 수 있다는 것을 잊지 마십시오. 이 절차는 연기 후드에서 수행해야합니다.
