Smart Chip for Visual Detection of Bacteria Using the Electrochromic Properties of Polyaniline

电致变色 电极 聚苯胺 化学 炸薯条 纳米技术 细菌 材料科学 聚合物 有机化学 电信 聚合 遗传学 计算机科学 生物 物理化学
作者
Saba Ranjbar,Mohammad Amin Farahmand Nejad,Claudio Parolo,Saeed Shahrokhian,Arben Merkoçi
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:91 (23): 14960-14966 被引量:70
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.9b03407
摘要

Finding fast and reliable ways to detect pathogenic bacteria is crucial for addressing serious public health issues in clinical, environmental, and food settings. Here, we present a novel assay based on the conversion of an electrochemical signal into a more convenient optical readout for the visual detection of Escherichia coli. Electropolymerizing polyaniline (PANI) on an indium tin oxide screen-printed electrode (ITO SPE), we achieved not only the desired electrochromic behavior but also a convenient way to modify the electrode surface with antibodies (taking advantage of the many amine groups of PANI). Applying a constant potential to the PANI-modified ITO SPE induces a change in their oxidation state, which in turn generates a color change on the electrode surface. The presence of E. coli on the electrode surface increases the resistance in the circuit affecting the PANI oxidation states, producing a different electrochromic response. Using this electrochromic sensor, we could measure concentrations of E. coli spanning 4 orders of magnitude with a limit of detection of 102 colony forming unit per 1 mL (CFU mL-1) by the naked eye and 101 CFU mL-1 using ImageJ software. In this work we show that merging the sensitivity of electrochemistry with the user-friendliness of an optical readout can generate a new and powerful class of biosensors, with potentially unlimited applications in a variety of fields.
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