An optical sensing membrane has been fabricated to measure the concentration of dissolved oxygen(DO) and pH value simultaneously. It has employed HPTS as a pH sensitive dye and a ruthenium(II) complex as a DO sensitive dye. The sensing membrane has been applied to wells in a 24-well microtiter plate. Using the 24-well microtiter plate the concentrations of dissolved oxygen and pH values have been on-line monitored during the cultivations of E.coli DH5${\alpha}$, B.cereus 318 and P.pastoris X-33. On-line monitoring of DO and pH in microorganism cultivation processes showed good performance of the sensing membrane containing 5 mM HPTS and 2 or 5 mg/mL Rudpp.
A double-layer optical sensing membrane has been fabricated to measure the concentration of dissolved oxygen (DO) and pH value simultaneously. (tris(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (Rudpp) ruthenium(II)) as a DO sensitive dye has been mixed in the methyl trimethoxy silane (MTMS) sol-gel solution and coated onto one well in a 24-well microtiter plate. On the DO-sensing layer the GA (3-glycidoxypropyl trimethoxy silane (GPTMS), 3-aminopropyl trimethoxy silane (APTMS)) sol-gel solution mixed with 8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid trisodium salt (HPTS) has been coated and used to measure pH values. The double-layer sensing membrane was affected by ionic strength and temperature. The double-layer sensing membrane for DO and pH has been applied to online monitor in microorganism cultivation processes and showed a good performance.
Dissolved oxygen, pH and cell concentration have been online monitored in cultivation processes with Escherichia coli by using a $MABOOMS^{TM}$ (microplate-based bioreactor with optical online monitoring systems). Fluorescent sensing membranes containing Ru ${(dpp)_3}^{2+}$ or HPTS were prepared with GA sol-gel matrix and coated into a well of a 24-well microplate. Fluorescence intensity was measured and correlated to the dissolved oxygen or pH. Cell concentrations were also online monitored by measuring optical reflectance at 650 nm. A well of a 24-well microplate could also be divided into 4 parts, each of which was coated with fluorescent sensing membranes for the detection of dissolved oxygen or pH. The 24-well microplate coated with fluorescent sensing membranes or a 4-divided sensing membrane. was used to online monitor the dissolved oxygen, pH and cell concentration during E. coli cultivations. The online monitoring results showed the characteristics of cell growth in cultivation processes very well.
Jung, Arong;Rajakumar, Dhanarajan;Yoon, Bong-June;Baker, Bradley J.
Experimental Neurobiology
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v.26
no.5
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pp.241-251
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2017
Saturation mutagenesis was performed on a single position in the voltage-sensing domain (VSD) of a genetically encoded voltage indicator (GEVI). The VSD consists of four transmembrane helixes designated S1-S4. The V220 position located near the plasma membrane/extracellular interface had previously been shown to affect the voltage range of the optical signal. Introduction of polar amino acids at this position reduced the voltage-dependent optical signal of the GEVI. Negatively charged amino acids slightly reduced the optical signal by 33 percent while positively charge amino acids at this position reduced the optical signal by 80%. Surprisingly, the range of V220D was similar to that of V220K with shifted optical responses towards negative potentials. In contrast, the V220E mutant mirrored the responses of the V220R mutation suggesting that the length of the side chain plays in role in determining the voltage range of the GEVI. Charged mutations at the 219 position all behaved similarly slightly shifting the optical response to more negative potentials. Charged mutations to the 221 position behaved erratically suggesting interactions with the plasma membrane and/or other amino acids in the VSD. Introduction of bulky amino acids at the V220 position increased the range of the optical response to include hyperpolarizing signals. Combining The V220W mutant with the R217Q mutation resulted in a probe that reduced the depolarizing signal and enhanced the hyperpolarizing signal which may lead to GEVIs that only report neuronal inhibition.
This paper presents the optical hydrogen sensor based on transparent 3C-SiC membrane and photovoltaic effect. Gasochromic materials of Pd and Pd/$WO_3$ were deposited by sputter on 3C-SiC membrane for gas sensing area. Gasochromic materials change to transparency by exposure to hydrogen. The variations of light intensity by hydrogen generate the photovoltaic of P-N junction between N-type 3C-SiC and P-type Si. Single layer of Pd shows higher photovoltaic compared with Pd/$WO_3$. However, phase transition from ${\alpha}$ to ${\beta}$ is shown at 6 %. Pd/$WO_3$ structure show the more linear response to hydrogen range of 2 % ~10 %. Also, almost 2 times fast response and recovery characteristics are shown at Pd/$WO_3$. These fast performances are come from the fact that Pd promoted the chemical reaction between hydrogen and $WO_3$.
In this study, a multichannel taste sensor using the evanescent field absorption in fiber optic was developed, and evaluated its characteristics for several basic taste substances. This sensor is based on the change of evanescent field absorption at the surface of optical fiber core layer. The sensor device was made of a plastic-clad-silica fiber (3M Co., FP-400-UHT, core diameter $400\;{\mu}m$) and a middle portion of cladding layer was removed and the surface of stripped fiber core was dip-coated with a sensing membrane. And then, it was determined the difference of evanescent field absorption into the sensing membrane, according to various taste substances and its concentrations variance. The sensing membranes were prepared with six kinds of dyes, were known as potential sensitive dye together with silicone polymer the same refractive index of cladding. Each output patterns were obtained from the sensor devices could be distinguished not only five kinds of basic taste substances such as sweetness, saltiness, sourness, bitterness and umami, but also various mixed taste substances.
Position estimation of a sound source based on time difference of arrival at an array of three acousto-optic sensors is introduced. Each sensor consists of a Mach-Zehnder interferometer including a sensing part in one arm that is a piece of fiber surrounded by membrane in order to enhance the acousto-optic effect. Estimation error of a recorded gunshot sound signal was evaluated with the theoretically calculated values for two different locations.
In this study optical sensing membrane was developed for the queantification of dissolved carbon dioxide in micro-bioreactor using an immobilized 8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid trisodium salt (HPTS). For the immobilization of HPTS sol-gel was synthesied by using 3-glycidoxypropyl-dimethoxymethylsiline and tetraethyl orthosilicate.
E. coli TG1 pBS TOM Green was cultured to produce toluene-o-monooxygenase (TOM). A biosensor system was successfully constructed using purified TOM to effectively detect trichloroethene (TCE) and tetrachloroethene (PCE), which represent some of the major contaminants in groundwater and soil. In order to utilize TOM as a sensor, NADH, a biological oxidizer, was replaced with hydrogen peroxide which is a chemical oxidizing agent. A three-layered sandwich-type sensing tip was fabricated on the outside of the hydrophilic polyvinylidene fluoride membrane. TCE and PCE were applied to the sensor and the hydrogen ions were measured by a fiber optic fluorometer using fluoresceinamine. Calibration curves were obtained for TCE and PCE in the concentration range of 0.2-100 mg/l, and the detection limit of the system was $10{\mu}g/l$ for TCE and PCE.
With a striking increase in the level of contamination and subsequent degradations in the environment, detection and monitoring of contaminants in various sites has become a crucial mission in current society. In this review, we have summarized the current research areas in membrane-based colorimetric sensors for trace detection of various molecules. The researches covered in this summary utilize membranes composed of cellulose fibers as sensing platforms and metal nanoparticles or fluorophores as optical reagents. Displaying decent or excellent sensitivity, most of the developed sensors achieve a significant selectivity in the presence of interfering ions. The physical and chemical properties of cellulose membrane platforms can be customized by changing the synthesis method or type of optical reagent used, allowing a wide range of applications possible. Membrane-based sensors are also portable and have great mechanical properties, which enable on-site detection of contaminants. With such superior qualities, membrane-based sensors examined in the researches were used for versatile purposes including quantification of heavy metals in drinking water, trace detection of toxic antibiotics and heavy metals in environmental water samples. Some of the sensors exhibited additional features like antimicrobial ability and recyclability. Lastly, while most of the sensors aimed for a detection enabled by naked eyes through rapid colour change, many of them investigated further detection methods like fluorescence, UV-vis spectroscopy, and RGB colour intensity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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