Istituto di chimica organica: i ricercatori utilizzano la stampante desktop 3D per la chimica del flusso
I ricercatori dell’Istituto di chimica organica Jochen M. Neumaier, Amiera Madani, Thomas Klein e Thomas Ziegler esplorano gli usi della stampa 3D nella chimica del flusso in ” Apparecchiature stampate in 3D a basso costo per reazioni continue al flusso “. Alcune delle invenzioni più interessanti sono create per puro bisogno di scienza in quanto i ricercatori creano sistemi per gestire diversi processi e, in questo caso, la chimica del flusso (dove gli esperimenti sono condotti in tubi) è un esempio dato che i ricercatori tedeschi hanno compreso la necessità di hardware per creare una varietà di parti e celle.
La chimica del flusso consente agli scienziati di miscelare facilmente le sostanze chimiche e di sperimentare un buon trasferimento del calore, con pochi problemi di scala. Numerose reazioni possono anche essere create in diversi reattori per applicazioni come quelle farmaceutiche in cui è richiesto un flusso continuo. La chimica e la stampa 3D non sono certo dei nuovi partner, poiché abbiamo seguito storie negli ultimi anni riguardanti tutto, dalla creazione di nuovi materiali alla chimica di progettazione utilizzata nei sensori ai programmi di rimozione degli inquinanti .
Questo tipo di chimica è stato associato ai processi di stampa 3D negli ultimi 6-12 anni con la stampa 3D FDM, SLS e SLA. I ricercatori sottolineano i pro e i contro con ogni processo:
“Mentre la stampa con SLA e SLS consente una risoluzione molto elevata, i materiali fotopolimerici usati nella stampa con stereolitografia sono poco resistenti ai solventi organici standard e nella stampa a polvere (SLS) la polvere non sinterizzata rimane nei canali, il che potrebbe portare al collegamento del dispositivo stampato “, hanno dichiarato i ricercatori. “D’altra parte, la modellazione di deposizione fusa è una tecnologia poco costosa e, soprattutto quando il reattore è stampato in polipropilene (PP), mostra una buona resistenza verso i comuni solventi. Uno svantaggio di FDM è la risoluzione relativamente bassa. “
Il team ha creato e utilizzato reattori personalizzati stampati in 3D per numerosi esperimenti in condizioni di flusso ed è stato particolarmente utile in quanto erano in grado di applicare la chimica del flusso mentre studiavano le interazioni biologiche di saccaridi e glicoconiugati. Hanno scelto Anet A8 per il loro lavoro, dal momento che non è solo una stampante 3D economica, ma che sono stati in grado di personalizzare facilmente. Il team 3D ha stampato molte iterazioni durante i test, utilizzando un flusso di filamenti del 105-110 percento, richiesto per la tenuta nei canali di reazione.
Hanno inoltre sviluppato e realizzato le proprie pompe a siringa tramite progettazione 3D e stampa 3D e hanno installato un Arduino Mega 2560 come controller. La strategia consisteva nel rendere un sistema semplice nel suo complesso per l’open-sourcing. Hanno usato il PLA per la stampa 3D del telaio della pompa, quindi hanno incluso i motori passo-passo e tutto l’hardware necessario per il montaggio. Vedi le informazioni di supporto nel loro articolo per un elenco completo delle parti.
“Il programma di controllo control era scritto sul software open source Arduino ed era completamente adattabile alle siringhe da 1 ml a 50 ml,” hanno affermato i ricercatori. “Dopo i primi test della pompa, abbiamo riscontrato che la precisione del volume erogato era insufficiente. Pertanto, ciascuna siringa è stata calibrata individualmente con conseguenti deviazioni inferiori all’1%. “
Sono stati in grado di eseguire esperimenti di base con una semplice reazione di glicosilazione per offrire prove del concetto di stampante 3D personalizzata, oltre a creare altri tipi di reazioni con successo.
“In conclusione, abbiamo dimostrato che le attrezzature da laboratorio a basso budget per la chimica a flusso continuo potrebbero essere prodotte a meno di 300 €. Con questa apparecchiatura, costituita da pompe a siringa controllate da Arduino e microreattori, la preparazione dei donatori di glicosile e le reazioni di glicosilazione sono state eseguite a cascata per dimostrare la fattibilità di questo sistema “, ha dichiarato il team di ricerca in chiusura.
