Cette technologie peut nous aider à répondre à des questions clés dans un domaine de la technologie des bioprocédés, comme la conversion de biomasques ou la production de biogaz à partir de déchets organiques. Le principal avantage de cette détection chemiresistive de pH est que les électrodes sont petites, est le tube se répliquent en grand nombre, et fonctionnent sans électrode de référence. Les implications de cette technique s’étendent à plusieurs microréacteurs, parce que le pH est un paramètre important.
Les électrodes de pH conventionnelles sont trop chères ou trop grandes pour être utilisées dans une plate-forme de criblage de microréacteurs. Cette méthode peut fournir un aperçu des passes de permutation multiples à petite échelle. Il peut également être appliqué dans d’autres passages chimiques ou biologiques où les mesures de pH sont importantes.
Tout d’abord, ajouter trois grammes de graphite à 69 millilitres d’acide sulfurique concentré, et remuer la solution jusqu’à ce que le graphite a complètement dispersé. Ajouter 1,5 gramme de nitrite de sodium. Après une heure d’agitation, placer le récipient dans un bain de glace.
Ajouter neuf grammes de permanganate de potassium à la dispersion et retirer le contenant du bain de glace. Après avoir laissé la solution se réchauffer à température ambiante, ajouter 138 millilitres d’eau Milli-Q goutte-sage. Ajouter ensuite 420 millilitres d’eau Milli-Q et maintenir la température à 90 degrés Celsius pendant 15 minutes à l’aide d’une plaque chaude.
Ajouter 7,5 millilitres de peroxyde d’hydrogène à 30 % à la dispersion chaude. Après avoir transféré la dispersion dans un tube de centrifugeuse, recueillir le produit par centrifugation à 10 000 fois G pendant 20 minutes. Après avoir jeté le supernatant, laver la pastille quatre fois avec de l’eau chaude double distillée, et deux fois avec 10% d’acide chlorhydrique.
Enfin, lavez la pastille deux fois avec de l’éthanol et séchez-la à 50 degrés Celsius au four. Dispersez 10 milligrammes d’oxyde de graphite dans 10 millilitres d’eau Milli-Q, puis soniquez la dispersion dans un bain ultrasonique pendant six heures. Après ultrasonication, enlever les flocons d’oxyde de graphite non gonflés par centrifugation pendant 30 minutes à 2700 fois G.Après centrifugation, jeter les particules solides, et utiliser le supernatant pour d’autres expériences.
Pour préparer la solution de travail, diluer la solution de stock d’oxyde de graphène deux fois avec de l’eau Milli-Q. Ajoutez maintenant deux microlitres de la solution de travail d’oxyde de graphène sur une électrode d’or interdigitated exposée. Après la coulée de goutte, séchez l’électrode d’oxyde de graphène à température ambiante pendant 12 heures.
Insérez l’électrode dans un support d’électrode PDMS. Placez l’autre partie du support d’électrode, qui sert de réservoir de solution, sur l’électrode. Assembler les supports en coupant les deux parties ensemble à l’aide de deux trombones.
Ensuite, pipette 300 microlitres de 2 tampons de phosphate molaire dans le réservoir. Placez ensuite les électrodes de référence et de comptoir dans la solution de manière à ce qu’elles soient placées près de la surface du film d’oxyde de graphène. Connectez les électrodes à un potentiostat, connecté à un ordinateur pour l’acquisition de données.
Utilisez la voltammétrie cyclique pour la réduction électrochimique, et sélectionnez la plage potentielle appropriée et le taux de balayage. Cycle de la tension sur l’électrode 10 fois entre zéro à moins 1,2 volts. Après l’expérience, retirez l’électrode du support et la lavez-la à plusieurs reprises avec de l’eau Milli-Q.
Ensuite, séchez l’électrode dans un four à 101 degrés Celsius pendant 12 heures. Lorsque l’électrode est sèche, retirez-la du four et laissez-la refroidir à température ambiante. Mesurez ensuite la conductivité de l’électrode ErGO à l’aide d’un multimètre.
Préparer une solution de 10 millimolaires de monomère aniline pour la fonctionnalisation polyaniline, en dissolvant cinq microlitres d’aniline de 10 millimolaires en cinq millilitres d’un acide sulfurique molaire. Ajouter 300 microlitres de monomère aniline au réservoir de solution. Placez ensuite l’électrode déposée ErGO dans le support de l’électrode comme décrit précédemment.
Utilisez la voltammétrie cyclique pour l’électropolymérisation de l’aniline pour fonctionnaliser l’ErGO en ErGO-PA, et sélectionnez la plage potentielle appropriée et le taux de balayage. Cycle de la tension sur l’électrode 50 fois, entre zéro à 9 volts. Après le dépôt polyanilin, retirer l’électrode et la laver à plusieurs reprises avec de l’eau Milli-Q.
Ensuite, séchez l’électrode à 80 degrés Celsius au four pendant 12 heures. Lorsque l’électrode est sèche, retirez-la du four et laissez-la refroidir à température ambiante avant de mesurer la conductivité de l’électrode à l’aide d’un multimètre. Ensuite, ajoutez 2 hydroxyde de sodium molaire à la solution tampon Britton-Robinson, jusqu’à ce que le pH soit de cinq.
Pour préparer une solution tampon universelle Britton-Robinson, mélanger 04 grains de beauté d’acide phosphorique, 04 grains de beauté d’acide acétique et 04 grains de beauté d’acide borique, en 8 litres d’eau Milli-Q. Ensuite, ajoutez de l’eau Milli-Q jusqu’à ce que le volume final soit d’un litre. Après avoir conditionné l’électrode dans la solution tampon pH 5, mesurez sa résistance dans des solutions de pH différent, en la plongeant d’abord directement dans la solution tampon.
Connectez ensuite l’autre partie de l’électrode à un potentiostat contrôlé par ordinateur pour l’acquisition de données. Choisissez le courant d’ampérométrie par rapport à la courbe de temps de la liste des techniques, et appliquez une différence potentielle de 100 millivolts à l’électrode. Après les mesures, sécher l’électrode à température ambiante pendant 12 heures.
Ajouter cinq microlitres de cinq nafions de poids pour cent sur l’électrode ErGO-PA et sécher l’électrode à température ambiante pendant 12 heures. Après le revêtement nafion, chauffer l’électrode dans la solution tampon au pH cinq pendant 24 heures avant les mesures du pH. Après conditionnement dans la solution tampon pH cinq, retirez l’électrode ErGO-PA recouverte de nafion et mesurez la résistance de l’électrode du pH quatre à neuf, comme décrit précédemment.
Ajouter 9,3 grammes de poudre M17 à 250 millilitres d’eau déminéralisée. Agiter lentement la solution jusqu’à ce que la poudre se dissolve complètement. Puis autoclave la solution à 121 degrés Celsius pendant 15 minutes.
Ensuite, ajoutez 50 millilitres du milieu M17 stérilisé dans un flacon stérilisé de 250 millilitres avec une barre magnétique. Ajouter 8 millilitres de solution de glucose molaire autoclaved 1 au milieu. Ensuite, inoculer la solution avec 10 microlitres de culture L.lactis, précédemment cultivés dans le même milieu culturel.
Placer le flacon avec le milieu de culture inoculé sur une plaque magnétique dans un four d’incubation à 30 degrés Celsius pendant 18 heures en remuant. Surveiller le pH pendant l’incubation. Placez l’électrode ErGO-PA-NA dans la culture L.lactis et fermez-la avec un bouchon de coton.
Ensuite, placez l’ensemble dans un thermostat à 30 degrés Celsius pour faire pousser L.lactis. Par la suite, appliquer 100 millivolts à l’électrode et mesurer le courant par rapport au temps. Prenez des échantillons de 5 millilitres à différents points de temps pour mesurer hors ligne la densité optique à 600 nanomètres, et le pH avec une électrode de verre conventionnelle.
Continuez les mesures jusqu’à ce que la densité optique de la culture devienne constante, ce qui indique que les bactéries ne se développent plus. L’apparition d’un fort pic de réduction autour de moins 1,0 volts illustre la réduction de l’oxyde de graphène à ErGO. L’intensité du pic dépend du nombre de couches d’oxyde de graphène sur l’électrode.
Lorsque l’électrode ErGO-PA a été placée dans le pH quatre à neuf solutions tampons, le courant a augmenté avec l’augmentation du pH en raison du dopage et du dopage des trous pendant le processus de déprotonation de protonation. La réponse de l’électrode était immédiatement stable lorsque l’ajout d’hydroxyde de sodium s’est arrêté à un pH particulier. La conductivité de l’électrode n’a pas été affectée beaucoup par le revêtement de nafion.
Mais quelques ohms de différence dans la valeur de résistance se sont produits, et ont changé la valeur actuelle de base de l’électrode ErGO-PA. À l’semblable à l’électrode ErGO-PA, la résistance de l’électrode ErGO-PA-NA a changé lorsque le pH de la solution tampon est passé de quatre à neuf. Une fois que la croissance de L.lactis a commencé, le courant de l’électrode ErGO-PA-NA a diminué graduellement, puis s’est accéléré pendant la phase de croissance exponentielle, atteignant une valeur stable à la fin de la croissance.
La valeur finale du courant est comparable à la valeur actuelle de l’électrode ErGO-PA-NA testée dans la solution tampon. Tout en essayant cette procédure, il est important de se rappeler de couvrir complètement les électrodes d’or avec l’oxyde de graphène. Cette technologie a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine du contrôle des processus, à la fabrication et à l’utilisation de petites électrodes de pH pour les systèmes biologiques et chimiques.
N’oubliez pas que travailler avec de l’acide sulfurique concentré, du permanganate de potassium et du peroxyde d’hydrogène peut être extrêmement dangereux. Cette procédure doit être effectuée dans un capot de fumée.
