Name: manufacturing of a nafion-coated, reduced graphene oxide/polyaniline chemiresistive sensor to monitor ph in real-time during microbial fermentation
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Manufacturing of a Nafion-coated, Reduced Graphene Oxide/Polyaniline Chemiresistive Sensor to Monitor pH in Real-time During Microbial Fermentation at JoVE.co

Авторы признают Университет Гронингена для финансовой поддержки.

1. Подготовка оксида графита
Примечание: Оксида графита готовится согласно Хаммеры метод10,11.
<ol><li>Добавьте 3 g графита в 69 мл концентрированной H24 и перемешать раствор до графит полностью рассеяны. Добавить 1,5 г натрия нитрита и о...

<ol>
	<li>Gou, P., 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=Carbon+Nanotube+Chemiresistor+for+Wireless+pH+Sensing.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+Lactococcus+lactis+from+homolactic+to+homoalanine+fermentation+through+metabolic+engineering.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+kinetic+study+of+the+lactic+acid+fermentation.+Batch+process+at+controlled+pH.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Universal+buffer+solutions+and+the+dissociation+constant+of+veronal.">Universal buffer solutions and the dissociation constant of veronal.</a> Journal of the Chemical Society. , 1456-1462 (1931).</li><li>Ambrosi, A., Chua, C. K., Bonanni, A., Pumera, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemistry+of+Graphene+and+Related+Materials.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cobalt+nitride+nanowire+array+as+an+efficient+electrochemical+sensor.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metallic+nickel+nitride+nanosheet:+An+efficient+catalyst+electrode+for+sensitive+and+selective+non-enzymatic+glucose+sensing.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolithically+integrated+copper+phosphide+nanowire:+An+efficient+electrocatalyst+for+sensitive+and+selective+nonenzymatic+glucose+detection.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ternary+NiCoP+nanosheet+array+on+a+Ti+mesh:+A+high-performance+electrochemical+sensor+for+glucose+detection.">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., Offeman, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+Graphitic+oxide.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanoparticles+anchored+reduced+graphene+oxide+as+catalyst+for+oxygen+electrode+of+rechargeable+Li-O2+cells.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+green+approach+to+the+synthesis+of+graphene+nanosheets.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+Reduction+of+Oriented+Graphene+Oxide+Films:+An+in+Situ+Raman+Spectroelectrochemical+Study.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Electrochemically+Reduced+Graphene+Oxide+Films+on+Glassy+Carbon+Electrode+by+Self-Assembly+Method+and+Their+Electrocatalytic+Application.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+voltammetry+and+conductivity+investigations+of+polyaniline.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox+mechanism+and+electrochemical+behaviour+or+polyaniline+deposits.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+characteristics+of+anodically+prepared+conducting+polyaniline+films+on+carbon+fibre+supports.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EDTA_PANI/SWCNTs+Nanocomposite+Modified+Electrode+for+Electrochemical+Determination+of+Copper+(II),+Lead+(II)+and+Mercury+(II)+Ions.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EDTA-Modified+PANI/SWNTs+Nanocomposite+for+Differential+Pulse+Voltammetry+Based+Determination+of+Cu(II)+Ions.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composites+Based+on+Conducting+Polymers+and+Carbon+Nanomaterials+for+Heavy+Metal+Ion+Sensing+(Review).">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Hybrid+Electrochemical/Electrochromic+Cu(II)+Ion+Sensor+Prototype+Based+on+PANI/ITO-Electrode.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyaniline+functionalized+electrochemically+reduced+graphene+oxide+chemiresistive+sensor+to+monitor+the+pH+in+real+time+during+microbial+fermentations.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amperometric+pH+Sensor+Based+on+Graphene-Polyaniline+Composite.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+graphene-polyaniline+composite+paper+for+high-performance+supercapacitor.">Flexible graphene-polyaniline composite paper for high-performance supercapacitor.</a> Energy &amp; Environmental Science. 6, 1185-1191 (2013).</li><li>Xiang, J., Drzal, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Templated+growth+of+polyaniline+on+exfoliated+graphene+nanoplatelets+(GNP)+and+its+thermoelectric+properties.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-step+synthesis+of+graphene/polyaniline+hybrids+by+in+situ+intercalation+polymerization+and+their+electromagnetic+properties.">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., Ravnsb&#230;k, J. B., Swager, 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=Wireless+gas+detection+with+a+smartphone+via+rf+communication.">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>

Важно, что идти полностью слои покрытия золото электродами провода после осаждения GO. Если Золотые электроды покрыты не идти, полианилин будет не только депозит на ERGO, но также на видимых золотых электродов провода непосредственно. Осаждения полианилин на золото электродами провода мо...

рН играет жизненно важную роль во многих химических и биологических процессах. Даже небольшие изменения в значение пэ-аша изменить этот процесс и отрицательно повлиять на исход этого процесса. Следовательно необходимо отслеживать и контролировать значения pH во время каждой стадии экспериментов. На стеклянной основе рН электрод успешно используется для мониторинга рН во многих химических и биологических процессах, хотя использование Стеклянный электрод создает несколько ограничений для измерения рН. На стеклянной основе рН электрод является относительно большой, хрупкая, и возможны небольшие утечки электролита в выборку. Кроме того, электрод и электроники являются относительно дорогими для приложений в 96-луночных Скрининг систем ферментации. Кроме того электрохимические датчики являются инвазивными и потребляют образца. Следовательно это более выгодно использовать неинвазивный, ссылка менее датчики.
В настоящее время миниатюрных реакции систем являются предпочтительными во многих химической инженерии и биотехнологии, как эти microsystems обеспечивают укрепление процесса управления, вместе с много других преимуществ над их макрос аналогов системы. Для мониторинга и контроля параметров в миниатюрных система является сложной задачей, как размеры датчика для измерения, например, pH и O2, необходимо также быть сведены к минимуму. Успешное производство микрореакторы для биологических систем требуют различных видов аналитических инструментов для мониторинга процесса. Таким образом развитие интеллектуальных микросенсоров играет значительную роль в проведении биологических процессов в микрореакторы.
Недавно было несколько попыток разработать умный рН датчиков с помощью chemiresistive зондирования материалы как углеродные нанотрубки и проведение полимеров1. Эти датчики chemiresistive требуют не электрод сравнения и легко интегрируется с электронных схем. Успешное chemiresistive датчики позволяют производить смарт-датчики, которые являются экономически эффективным и легко производить, требуют небольшой объем для тестирования и неинвазивные.
Здесь мы приводим метод для разработки электрода с полианилин функционализированных, электрохимически снижается графена оксид. Электрод chemiresistive действует как датчик pH во время брожения lactis л . L. lactis является бактерия производства молочной кислоты используются в консервант процессах пищевой и продовольственной ферментации. В процессе брожения производства молочной кислоты снижает рН и бактерии перестает расти на низкий рН2,3,4.
Средство ферментации является сложной химической среду, которая содержит пептиды, солей и redox молекулы, которые склонны вмешиваться с датчика поверхности5,6,,78,9. Это исследование показывает, что рН датчик на основе chemiresistive материала с надлежащей защиты поверхности слой может использоваться для измерения pH в такого рода сложных ферментации СМИ. В этом исследовании, мы успешно используем Nafion как защитный слой оксида полианилин покрытием, электрохимически снижается графена для измерения pH в реальном времени во время брожения lactis л .

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Graphite flakes</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid (H2SO4)</td>
			<td>Merck</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium nitrite (NaNO2)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium permanganate (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>Aniline</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 powder</td>
			<td>BD Difco</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphoric acid (H3PO4)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boric acid (HBO3)</td>
			<td>Merck</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Merck</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium dihydrogen phosphate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dipostassium hydrogen phosphate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Au Interdigitated electrodes</td>
			<td>BVT technology - CC1 W1</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat</td>
			<td>CH Instruments Inc (CH-600, CH-700)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

manufacturing of a nafion-coated, reduced graphene oxide/polyaniline chemiresistive sensor to monitor ph in real-time during microbial fermentation

Здесь мы приводим инженерных твердотельный микро рН датчик на основе графена полианилин функционализированных, электрохимически снижается оксида (ERGO-PA). Электрохимически снижение графена оксид действует как проведение слоя и полианилин действует как уровень pH фактора. PH-зависит от проводимости полианилин происходит путем давать допинг отверстий во время протонирование и dedoping отверстия во время deprotonation. Мы обнаружили, что ERGO-PA твердого электрода не функциональные как таковой в процессах ферментации. Электрохимически активных видов, которые бактерии производить во время процесса ферментации вмешиваться с ответом электрода. Мы успешно применяется Nafion как Протон проведение слой над ERGO-PA. Электроды с покрытием Nafion (ERGO-PA-NA) показывают хорошую чувствительность 1.71 Ω/pH (pH 4-9) для chemiresistive датчика измерения. Мы протестировали ERGO-PA-NA электрод в режиме реального времени в процессе брожения Lactococcus lactis. Во время роста л lactis, рН среды изменено с рН 7,2 рН 4.8 и сопротивление ERGO-PA-NA твердого электрода изменен с 294.5 Ω на 288.6 Ω (5.9 Ω на 2.4 единицу рН). Реакции рН электрода ERGO-PA-NA, по сравнению с ответом обычных на стеклянной основе рН электрода показывает, что ссылки менее твердотельных микропроцессоров массивы успешно функционировать в микробиологические ферментации.

Появление сильного сокращения пик -1,0 V (рис. 3) иллюстрирует сокращение GO до ERGO12,13,14,22. Интенсивность пика зависит от количества слоев идти на электроде. Толстый черный фильм полностью ...

Watch this Scientific Journal Video about Manufacturing of a Nafion-coated, Reduced Graphene Oxide/Polyaniline Chemiresistive Sensor to Monitor pH in Real-time During Microbial Fermentation at JoVE.co

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

Здесь мы приводим протокол для изготовления Nafion покрытием, полианилин функционализированных, электрохимически снижение графена оксид chemiresistive микро рН датчика. Этот датчик на основе chemiresistor, твердотельный микро рН может обнаружить изменения рН в реальном времени во время процесса ферментации Lactococcus lactis .

Изготовление Nafion покрытием, снижение графена оксид/полианилин Chemiresistive датчик pH монитора в реальном времени во время микробной ферментации

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

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.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

Биомолекулярных Обнаружение использованием интерферометрических датчиков изображения отражения (IRIS)

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, ...

Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma

Одновременное Синтез однослойных углеродных нанотрубок и графена в магнитно-расширения плазменной дуги

Carbon nanostructures such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and graphene attract a deluge of interest of scholars nowadays due to their very ...

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

Полые микроиглы на основе датчиков для электрохимических мультиплексный Трансдермальные зондирования

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Simultaneously Capturing Real-time Images in Two Emission Channels Using a Dual Camera Emission Splitting System: Applications to Cell Adhesion

Одновременно Захват изображения в реальном времени в двух выбросов каналов Использование Разделение системы двойной камеры выбросов: Заявки на клеточной адгезии

Multi-color immunofluorescence microscopy to detect specific molecules in the cell membrane can be coupled with parallel plate flow chamber assays to ...

Real Time Monitoring of Intracellular Bile Acid Dynamics Using a Genetically Encoded FRET-based Bile Acid Sensor

Недвижимость Мониторинг Время внутриклеточного желчных кислот Dynamics Использование генетически кодируемых FRET основе желчных кислот датчик

F&#246;rster Resonance Energy Transfer (FRET) has become a powerful tool for monitoring protein folding, interaction and localization in single cells. ...

Construction and Setup of a Bench-scale Algal Photosynthetic Bioreactor with Temperature, Light, and pH Monitoring for Kinetic Growth Tests

Строительство и настройка сканирующего фотосинтетического биореактора водорослей с контролем температуры, света и pH для испытаний на кинетический рост

The optimal design and operation of photosynthetic bioreactors (PBRs) for microalgal cultivation is essential for improving the environmental and economic ...

A Protocol for Real-time 3D Single Particle Tracking

Протокол для слежения в реальном времени 3D одной частицы

Real-time three-dimensional single particle tracking (RT-3D-SPT) has the potential to shed light on fast, 3D processes in cellular systems. Although ...

In Situ Microscopy for Real-time Determination of Single-cell Morphology in Bioprocesses

In Situ Microscopy for Real-time Determination of Single-cell Morphology in Bioprocesses

На Ситу Микроскопия для определения одноклеточной морфологии в биопроцессах в режиме реального времени

In situ monitoring in microbial bioprocesses is mostly restricted to chemical and physical properties of the medium (e.g.,pH value and the dissolved ...

Real-time Visualization and Analysis of Chondrocyte Injury Due to Mechanical Loading in Fully Intact Murine Cartilage Explants

В реальном времени визуализации и анализа хондроцитов травмы вследствие механической загрузки в полной сохранности мышиных хряща эксплантов

Homeostasis of articular cartilage depends on the viability of resident cells (chondrocytes). Unfortunately, mechanical trauma can induce widespread ...

Generation of Heterogeneous Drug Gradients Across Cancer Populations on a Microfluidic Evolution Accelerator for Real-Time Observation

Поколение гетерогенных градиентов наркотиков по всей популяции рака на микрофлюидной эволюции ускоритель для наблюдения в режиме реального времени

Conventional cell culture remains the most frequently used preclinical model, despite its proven limited ability to predict clinical results in cancer. ...