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.
