A Nanostructured Gold/Graphene Microfluidic Device for Direct and Plasmonic-Assisted Impedimetric Detection of Bacteria
Notice bibliographique
Résumé
Hierarchical 3D gold nano-/microislands (NMIs) are favorably structured for direct and probe-free capture of bacteria in optical and electrochemical sensors. Moreover, their unique plasmonic properties make them a suitable candidate for plasmonic-assisted electrochemical sensors, yet the charge transfer needs to be improved. In the present study, we propose a novel plasmonic-assisted electrochemical impedimetric detection platform based on hybrid structures of 3D gold NMIs and graphene (Gr) nanosheets for probe-free capture and label-free detection of bacteria. The inclusion of Gr nanosheets significantly improves the charge transfer, addressing the central issue of using 3D gold NMIs. Notably, the 3D gold NMIs/Gr detection platform successfully distinguishes between various types of bacteria including Escherichia coli ( E. coli ) K12, Pseudomonas putida ( P. putida ), and Staphylococcus epidermidis ( S . epidermidis ) when electrochemical impedance spectroscopy is applied under visible light. We show that distinguishable and label-free impedimetric detection is due to dissimilar electron charge transfer caused by various sizes, morphologies, and compositions of the cells. In addition, the finite-difference time-domain (FDTD) simulation of the electric field indicates the intensity of charge distribution at the edge of the NMI structures. Furthermore, the wettability studies demonstrated that contact angle is a characteristic feature of each type of captured bacteria on the 3D gold NMIs, which strongly depends on the shape, morphology, and size of the cells. Ultimately, exposing the platform to various dilutions of the three bacteria strains revealed the ability to detect dilutions as low as ∼20 CFU/mL in a wide linear range of detection of 2 × 10 1 –10 5, 2 × 10 1 –10 4, and 1 × 10 2 –1 × 10 5 CFU/mL for E. coli, P. putida, and S. epidermidis, respectively. The proposed hybrid structure of 3D gold NMIs and Gr, combined by novel plasmonic and conventional impedance spectroscopy techniques, opens interesting avenues in ultrasensitive label-free detection of bacteria with low cost and high stability.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».