I ricercatori greci stanno stampando in 3D nuovi sensori per importanti applicazioni di rilevamento, delineati nel loro articolo pubblicato di recente, ” Fabbricazione in un’unica fase di un dispositivo integrato stampato in 3D per applicazioni di rilevamento elettrochimico “. Gli autori Vassiliki Katseli, Anastasios Economou e Christos Kokkinos, tutti dell’Università di Atene, hanno sfruttato i numerosi vantaggi della stampa 3D per creare una piattaforma di rilevamento elettrochimico progettata in Tinkercad , utilizzando una stampante Flashforge Creator Pro 3D (con due testine di stampa), e filamento PLA.
Con particolare attenzione all’integrazione e alla mobilità, gli autori hanno creato un dispositivo a tre elettrodi interamente stampato in 3D che funziona indipendentemente dagli elettrodi esterni e può essere facilmente trasportato e utilizzato sul posto per l’analisi di diversi fattori chimici. Hanno scelto questo tipo di fabbricazione su metodi più convenzionali dopo aver esaminato più studi di ricerca utilizzando:
La serigrafia e la stampa a getto d’inchiostro sono risultate essere metodi meno desiderabili a causa della quantità di manutenzione e controllo e del trattamento extra richiesto per i materiali necessari alla conducibilità necessaria e alle prestazioni elettroanalitiche.
Microingegneria – troppo costosa e che richiede attrezzature e materiali che sono ingombranti e richiedono un’elevata manutenzione.
Stampaggio a iniezione – richiede stampi costosi.
Non solo questo semplice nuovo dispositivo è stato creato in modo rapido e conveniente tramite la stampa 3D, ma gli autori sono stati in grado di farlo in un unico passaggio grazie a una doppia testina di stampa e PLA sia in forma conduttiva (con composito carbonio / PLA) che non conduttiva. I test iniziali sono stati eseguiti mentre tentavano di rilevare la caffeina, con successo:
“Il dispositivo stampato in 3D mostrava picchi di caffeina DPV ben formati nell’intervallo di concentrazione studiato (0-90 mg L -1 di caffeina) e le correnti di picco erano linearmente correlate alla concentrazione ( R 2 = 0.998) ( Fig. 2 B ); questa gamma di concentrazioni è rilevante per la maggior parte dei campioni di alimenti, prodotti farmaceutici e bevande contenenti caffeina. “
I ricercatori hanno anche misurato il mercurio con il dispositivo:
“Il LOD era 1,9 μg L -1 e il grafico di calibrazione mostrava una linearità soddisfacente nell’intervallo di concentrazione studiato ( R 2 = 0,996). Il limite di quantificazione calcolato (LOQ) consente la determinazione di Hg (II) al livello raccomandato dall’OMS [ 29 ] (cioè 6 μg L -1 ) ma, al momento, non soddisfa i requisiti inferiori dell’EPA o dell’UE che richiedono l’uso di elettrodi modificati con Au [ 10 , 30 ]. La misurazione intermedia% RSD è 5,6% (8 misurazioni sullo stesso sensore) e il dispositivo intermedio% RSD è 8,3% (misurazioni singole su 4 sensori diversi) a 40 μg L -1 Hg (II) livello. La risposta voltammetrica del dispositivo stampato in 3D è rimasta statisticamente costante per almeno 30 cicli di misurazione ASV continui (durata di 3 ore). “
Il team è stato in grado di creare un progetto che anche “un utente inesperto” sarebbe stato in grado di completare rapidamente, con una geometria semplice e un sensore pensato per adattarsi a qualsiasi tipo di cella elettrochimica tradizionale. Il dispositivo è ecologico, riutilizzabile e “semi-monouso”. Le piattaforme possono anche essere facilmente utilizzate in un ambiente di insegnamento o in qualsiasi altro laboratorio.
Ulteriori progressi sono stati fatti per migliorare le prestazioni con l’uso di quanto segue:
Biomolecole diverse dagli enzimi
Mediatori di trasferimento di elettroni
Film di metallo
Rivestimenti permselettivi
“La gamma di potenziali operativi raggiunti con il sensore stampato in 3D era simile, o migliore, ad altri elettrodi di carbonio mentre la riproducibilità di fabbricazione (tra-dispositivo RSD% <10%) era soddisfacente. Il design esistente può essere prontamente esteso a geometrie più complesse che coinvolgono più elettrodi di lavoro per il rilevamento multiplexato “, hanno concluso i ricercatori.
