Durch Laserdruck auf abgefallenen Blättern entstehen Sensoren für medizinische und Laboranwendungen


Die Herstellung von Sensoren durch 3D-Druck vereint Geschwindigkeit, Designfreiheit und die Möglichkeit, Abfallmaterialien als Substrate zu verwenden. Im Rahmen der Kreislaufwirtschaft werden zahlreiche Erfolge erzielt, indem Rückstände, die normalerweise entsorgt würden, stattdessen als kostengünstige Ressource genutzt werden. Eine sehr kreative Lösung zum Drucken elektrochemischer Sensoren auf umgestürzten Baumblättern wurde von brasilianischen Forschern unter der Leitung von Bruno Janegitz, Professor und Direktor des Instituts für Sensoren, Nanomedizin und nanostrukturierte Materialien an der Bundesuniversität von São Carlos (UFSCar), entwickelt Team. (LSNANO), Thiago Paisan, Professor und Direktor des Labors für elektronische Zungen- und chemische Sensoren (L2ESQ) an der Universität von São Paulo (USP). Diese Bemühungen wurden von FAPESP unterstützt und in einem Artikel vorgestellt, der in der Zeitschrift ACS Sustainable Chemistry & Engineering veröffentlicht wurde.

Bruno Jagitz

Drucken Sie den Sensor mit einem CO2-Laser auf ein Blatt

„Wir habenCO2 [Kohlendioxid]- Verwendet einen Laser, um das gewünschte Design durch Pyrolyse und Karbonisierung auf das Blatt zu drucken. Auf diese Weise erhielten wir elektrochemische Sensoren zur Messung des Dopamin- und Paracetamolspiegels. Es ist sehr einfach zu bedienen. „Wenn Sie einen Tropfen einer Lösung, die eine dieser Verbindungen enthält, auf den Sensor geben, zeigt Ihnen ein daran angeschlossener Potentiostat die Konzentration an“, sagt Janegitz.

Kurz gesagt, ein Laserstrahl verbrennt die Folie in einem Pyrolyseprozess, wandelt ihre Zellulose in Graphit um und der Graphitkörper wird in einer Form auf die Folie gedruckt, die als Sensor dient. Während des HerstellungsprozessesCO2-LaserPassen Sie die Laserleistung, die Pyrolyse-Scangeschwindigkeit, den Scanabstand usw. systematisch an, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

„Der Sensor wurde mithilfe morphologischer und physikalisch-chemischer Methoden charakterisiert, was eine umfassende Untersuchung der neu entstandenen verkohlten Oberflächen auf den Blättern ermöglichte“, sagte Janegitz.

„Darüber hinaus wurde die Anwendbarkeit des Sensors durch Tests zum Nachweis von Dopamin und Paracetamol in biologischen und pharmazeutischen Proben bestätigt. Für Dopamin ist das System im linearen Bereich von 10 bis 1.200 Mikromol/Liter effizient Für Paracetamol schnitt das System im linearen Bereich von 5 bis 100 Mikromol/Liter mit einer Nachweisgrenze von 0,76 gut ab.

In Proof-of-Concept-Tests mit Dopamin und Paracetamol erzielte der elektrochemische Blattsensor eine zufriedenstellende Analyseleistung und eine bemerkenswerte Reproduzierbarkeit, was sein Potenzial als Alternative zu herkömmlichen Substraten unterstreicht.

Die Verwendung von Blättern anstelle herkömmlicher Materialien bietet erhebliche Vorteile im Hinblick auf Kosteneinsparungen und vor allem auf die Umweltverträglichkeit. „Die Blätter hätten verbrannt oder bestenfalls kompostiert werden müssen. Stattdessen werden sie als Substrate für hochwertige Geräte verwendet, was einen großen Fortschritt in der Produktion elektrochemischer Sensoren der nächsten Generation darstellt.“

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