研究目的
开发微型化pH全息传感器，用于微流控芯片中干酪乳杆菌Shirota菌株生长的无创实时监测，以解决现有生物反应器在小尺度监测技术中的局限性。
研究成果
微型化pH全息传感器成功监测了微流控芯片中干酪乳杆菌的生长情况，其准确性可与传统pH计相媲美。这种非消耗性光学方法可实现实时、无创监测，未来有望扩展为多分析物阵列，并应用于诊断和可穿戴设备领域。
研究不足
传感器的微型化需要高信噪比和均匀的全息信号。其制备过程对紫外线强度和准直性敏感，且可能发生非特异性聚合反应。这些传感器具有狭窄的信号检测角度窗口，因此需要精确对准。介质中离子强度的变化可能会影响pH值测量，不过已采取措施对此进行归一化处理。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用光刻和全息技术制备微型pH全息传感器。该传感器基于嵌入银纳米颗粒的pH敏感水凝胶，通过凝胶体积变化引起的衍射波长改变来监测其响应。
2：样本选择与数据来源：
以干酪乳杆菌Shirota为模式生物，在MRS肉汤中培养。在不同时间点采集样本进行pH值、光密度和电导率测量。
3：实验设备与材料清单：
材料包括HEMA、EDMA、TFMPA、HQ、AgClO4、DMPA、米吐尔、L-抗坏血酸、溴化锂、光掩模、间隔片、COC盖板、光机装置、pH计和电导率仪、单色仪、分光光度计、高分辨率相机及白光干涉轮廓仪。设备供应商包括默克、阿克苏诺贝尔有机化学、梅特勒托利多、PhotoniTech、Knight Photonics、iSolutions Technology和布鲁克。
4：DMPA、米吐尔、L-抗坏血酸、溴化锂、光掩模、间隔片、COC盖板、光机装置、pH计和电导率仪、单色仪、分光光度计、高分辨率相机及白光干涉轮廓仪。设备供应商包括默克、阿克苏诺贝尔有机化学、梅特勒托利多、PhotoniTech、Knight Photonics、iSolutions Technology和布鲁克。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过光掩模紫外曝光在硅烷化玻璃载玻片上聚合水凝胶，随后使用532nm激光制备全息图。将传感器集成至PDMS-玻璃微流控芯片中。传感器检测采用定制装置（含氙光源、光纤、CMOS相机和光谱仪）测量全息信号。使用McIlvaine缓冲液校准，并通过向芯片注入菌液监测干酪乳杆菌生长情况。
5：数据分析方法：
数据分析包括波长光谱归一化、应用Henderson-Hasselbalch方程预测pH值及传感器响应统计分析。颜色变化通过RGB-xyY转换分析并绘制于CIE色度图。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
pH meter
Mettler Toledo
Measuring pH of samples for comparison with sensor readings
-
conductivity meter
Mettler Toledo
Measuring ionic strength of buffers and samples
-
monochromator
PhotoniTech
Part of spectrophotometer setup for optical density measurements
-
spectrophotometer
Avaspec
Knight Photonics
Measuring optical density and holographic signals
-
high-resolution camera
iSolutions Technology
Capturing images of holographic sensors for color analysis
-
white light interferometric 3D surface profiler
Bruker
Obtaining 3D digital elevation models of sensors
-
Xenon light source
Providing white light for sensor interrogation
-
fiber optic cable
Transmitting light to and from the sensor
-
CMOS camera
Capturing holographic signals and images
-
spectrometer
Measuring wavelength spectra of holographic signals
-
532 nm laser
Used in hologram fabrication process
-
UV source
For photo-polymerization of hydrogels
-
登录查看剩余10件设备及参数对照表
查看全部
