Эта технология может помочь нам ответить на ключевые вопросы в области биопроцессной технологии, такие как преобразование биомассы или производство биогаза из органических отходов. Основным преимуществом этого chemiresistive pH зондирования является то, что электроды малы, является труба репликации в большом количестве, и работать без эталонного электрода. Последствия этого метода распространяется на несколько микрореакторов, потому что рН является важным параметром.
Обычные электроды рН слишком дороги или слишком велики, чтобы их можно было использовать на платформе скрининга микрореакторов. Этот метод может дать представление о нескольких пропусках перестановки в небольших масштабах. Он также может быть применен в других химических или биологических проходит, где рН измерения имеют важное значение.
Во-первых, добавить три грамма графита в 69 миллилитров концентрированной серной кислоты, и перемешать раствор, пока графит полностью рассеялся. Добавьте 1,5 грамма нитрита натрия. После часа перемешивания поместите контейнер в ледяную ванну.
Добавьте девять граммов перманганата калия в дисперсию и удалите контейнер из ледяной ванны. После того, как раствор прогреется до комнатной температуры, добавьте 138 миллилитров воды Милли-З. Затем добавьте 420 миллилитров воды Милли-З и поддерживайте температуру на уровне 90 градусов по Цельсию в течение 15 минут с помощью горячей пластины.
Добавьте 7,5 миллилитров 30%перекиси водорода к горячей дисперсии. После переноса дисперсии в центрифугу трубки, собирать продукт центрифугации в 10000 раз G в течение 20 минут. После отказа от супернатанта, мыть гранулы четыре раза с теплой двойной дистиллированной водой, и два раза с 10%гидрохлорной кислоты.
Наконец, мыть гранулы два раза с этанолом и высушить его при температуре 50 градусов по Цельсию в духовке. Разогнать 10 миллиграммов оксида графита в 10 миллилитров воды Милли-З, а затем sonicate дисперсии в ультразвуковой ванне в течение шести часов. После ультразвуковой, удалить неисчерпаемые хлопья оксида графита центрифугации в течение 30 минут при 2700 раз G.After центрифугации, отказаться от твердых частиц, и использовать супернатант для дальнейших экспериментов.
Чтобы подготовить рабочий раствор, разбавить раствор оксида графена в два раза водой Милли-З. Теперь добавьте два микролитера рабочего раствора оксида графена на верхнюю часть открытого межрегифрированного золотого электрода. После литья капли высушите электрод оксида графена при комнатной температуре в течение 12 часов.
Вставьте электрод в держатель PDMS-электрода. Поместите другую часть держателя электрода, который служит в качестве резервуара раствора, поверх электрода. Соберите держатели путем отсечения двух частей вместе с помощью двух скрепки.
Далее, пипетка 300 микролитров 2 молярного фосфатного буфера в водохранилище. Затем поместите эталонные и встречные электроды в раствор таким образом, чтобы они были расположены близко к поверхности пленки оксида графена. Подключите электроды с помощью potentiostat, подключенного к компьютеру для сбора данных.
Используйте циклические вольтамметрии для электрохимического сокращения, и выбрать соответствующий потенциальный диапазон и скорость сканирования. Цикл напряжения над электродом в 10 раз от нуля до минус 1,2 вольт. После эксперимента снимите электрод с держателя и повторно вымойте его водой Милли-З.
Затем высушите электрод в духовке при температуре 101 градус по Цельсию в течение 12 часов. Когда электрод высохнет, удалите его из духовки и дайте ему остыть до комнатной температуры. Затем измерьте проводимость электрода ErGO с помощью мультиметра.
Приготовьте 10 миллимолярный раствор анилинового мономера для функционализации полианилина, растворив пять микролитров 10 миллимолярной анилина в пяти миллилитров одного молярного серного кислоты. Добавьте 300 микролитров анилинового мономера в резервуар раствора. Затем поместите ErGO на хранение электрода в держатель электрода, как описано ранее.
Используйте циклическую вольтамметрию для электрополимеризации анилина для функционализации ErGO в ErGO-PA, а также выберите соответствующий потенциальный диапазон и скорость сканирования. Цикл напряжения над электродом 50 раз, от нуля до 9 вольт. После полианилинового осаждения удалите электрод и повторно промойте его водой Милли-З.
Затем высушите электрод при температуре 80 градусов по Цельсию в духовке в течение 12 часов. Когда электрод высохнет, удалите его из духовки и дайте ему остыть до комнатной температуры, прежде чем измерять проводимость электрода с помощью мультиметра. Затем добавьте 2 молярных гидроксида натрия в буферный раствор Бриттон-Робинсон, пока рН не будет пять.
Для приготовления универсального буферного раствора Бриттон-Робинсон смешайте 04 родинки фосфорной кислоты, 04 родинки уксусной кислоты и 04 родинки борной кислоты в 8 литрах воды Милли-З. Затем добавьте воду Милли-З до тех пор, пока окончательный объем не будет одним литром. После кондиционирования электрода в рН пяти буферного раствора, измерить его сопротивление в решениях различных рН, сначала окунув его непосредственно в буферный раствор.
Затем подключите другую часть электрода к управляемому компьютером потенциостату для сбора данных. Выберите амперометрию тока по сравнению с кривой времени из списка методов, и применить 100 милливольт потенциальной разницы в электроде. После измерений высушите электрод при комнатной температуре в течение 12 часов.
Добавьте пять микролитров пятипроцентного нафиона поверх электрода ErGO-PA и высушите электрод при комнатной температуре в течение 12 часов. После покрытия нафиона нагрейте электрод в буферном растворе при рН пять в течение 24 часов до измерения рН. После кондиционирования в рН пяти буферного раствора удалите электрод ErGO-PA с покрытием нафиона и измерьте сопротивление электрода от рН от четырех до девяти, как описано ранее.
Добавьте 9,3 грамма порошка М17 в 250 миллилитров деминерализованной воды. Медленно агитировать раствор, пока порошок полностью не растворится. Затем автоклав раствора при 121 градусе по Цельсию в течение 15 минут.
Далее добавьте 50 миллилитров стерилизованной среды M17 в стерилизованную колбу с магнитным батончиком. Добавьте 8 миллилитров раствора глюкозы из токлава 1 моляра в среду. Затем прививите раствор 10 микролитров культуры L.lactis, ранее выращенных в той же культурной среде.
Поместите колбу с привитой средой культуры на магнитную пластину перемешивания в инкубационные печи при температуре 30 градусов по Цельсию в течение 18 часов, помешивая. Мониторинг рН во время инкубации. Поместите электрод ErGO-PA-NA в культуру L.lactis и закройте его хлопчатобумажной вилкой.
Затем поместите набор в термостат при 30 градусах по Цельсию, чтобы вырастить L.lactis. После этого нанесите 100 милливольт на электрод и измерьте ток со временем. Возьмите 5 миллилитров образцов в разные моменты времени для измерения автономной оптической плотности на 600 нанометров, и рН с обычным стеклянным электродом.
Продолжайте измерения до тех пор, пока оптическая плотность культуры не станет постоянной, что указывает на то, что бактерии больше не растут. Появление сильного пика сокращения около минус 1,0 вольт проиллюстрировало снижение оксида графена до ErGO. Интенсивность пика зависит от количества слоев оксида графена на электроде.
Когда электрод ErGO-PA был помещен в рН четыре-девять буферных растворов, ток увеличился с увеличением рН из-за допинга и дедопинга отверстий во время процесса депротонации протонации. Реакция электрода сразу же была стабильной, когда добавление гидроксида натрия остановилось при определенном рН. На проводимость электрода не сильно повлияло покрытие нафиона.
Но произошло несколько охм разницы в значении сопротивления, и изменилось базовое текущее значение электрода ErGO-PA. Подобно электроду ErGO-PA, сопротивление электрода ErGO-PA-NA изменилось, когда рН буферного раствора изменился с четырех до девяти. Как только начался рост L.lactis, ток электрода ErGO-PA-NA постепенно снижался, а затем ускорялся в течение экспоненциальной фазы роста, достигая стабильного значения в конце роста.
Окончательное значение тока сопоставимо с текущим значением электрода ErGO-PA-NA, протестированного в буферной растворе. При попытке этой процедуры, важно помнить, чтобы полностью покрыть золотые электроды с оксидом графена. Эта технология проложила путь для исследователей в области управления процессами, для производства и использования малых рН электродов для биологических и химических систем.
Не забывайте, что работа с концентрированной серной кислотой, перманганатом калия и перекисью водорода может быть чрезвычайно опасной. Эта процедура должна быть выполнена в дымовой капот.
