La impresión láser en hojas caídas de árboles produce sensores para uso médico y de laboratorio
Importante avance para la fabricación de sensores electroquímicos de nueva generación
La fabricación de sensores mediante impresión 3D combina rapidez, libertad de diseño y la posibilidad de utilizar residuos como sustrato. Se han obtenido diversos resultados en una modalidad de economía circular, en la que residuos que normalmente se tiran a la basura se utilizan en su lugar como recursos de bajo coste. Un equipo de investigadores de Brasil dirigido por Bruno Janegitz, profesor de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) y director de su Laboratorio de Sensores, Nanomedicinas y Materiales Nanoestructurados (LSNANO), y Thiago Paixão, profesor de la Universidad de São Paulo (USP) y director de su Laboratorio de Lenguas Electrónicas y Sensores Químicos (L2ESQ), ha presentado ahora una solución muy creativa consistente en imprimir sensores electroquímicos en hojas caídas de árboles. La iniciativa contó con el apoyo de la FAPESP y se destacó en un artículo publicado en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Sensor impreso en la hoja mediante láser de CO2
Bruno Janegitz
"Utilizamos un láserde CO2 [dióxido de carbono] para imprimir el diseño de interés en una hoja mediante pirólisis y carbonización. Obtuvimos así un sensor electroquímico para determinar los niveles de dopamina y paracetamol. Su funcionamiento es muy sencillo. Se coloca una gota de la solución que contiene uno de estos compuestos en el sensor, y el potenciostato al que está acoplado muestra la concentración", explica Janegitz.
En pocas palabras, el rayo láser quema la hoja en un proceso pirolítico que convierte su celulosa en grafito, y el cuerpo de grafito se imprime en la hoja con una forma adecuada para funcionar como sensor. Durante el proceso de fabricación, se ajustan sistemáticamente los parámetros del láserde CO2, como la potencia del láser, la velocidad de exploración pirolítica y la distancia de exploración, para lograr resultados óptimos.
"Los sensores se caracterizaron mediante métodos morfológicos y fisicoquímicos, lo que permitió explorar exhaustivamente la novedosa superficie carbonizada generada en las hojas", dijo Janegitz.
"Además, la aplicabilidad de los sensores se confirmó mediante pruebas de detección de dopamina y paracetamol en muestras biológicas y farmacéuticas. En el caso de la dopamina, el sistema demostró su eficacia en un intervalo lineal de 10-1.200 micromoles por litro, con un límite de detección de 1,1 micromoles por litro. Para el paracetamol, el sistema funcionó bien en un rango lineal de 5-100 micromoles por litro, con un límite de detección de 0,76".
En las pruebas con dopamina y paracetamol, realizadas como prueba de concepto, los sensores electroquímicos derivados de hojas caídas de árboles alcanzaron un rendimiento analítico satisfactorio y una reproducibilidad notable, lo que pone de relieve su potencial como alternativa a los sustratos convencionales.
La sustitución de los materiales convencionales por hojas de árbol caídas ofrece importantes ventajas en términos de reducción de costes y, sobre todo, de sostenibilidad medioambiental. "Las hojas se habrían incinerado o, en el mejor de los casos, compostado. En lugar de eso, se utilizaron como sustrato para dispositivos de alto valor añadido en un importante avance para la fabricación de sensores electroquímicos de nueva generación", afirma Janegitz.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Rodrigo Vieira Blasques, Jéssica Rocha Camargo, William Barros Veloso, Gabriel Negrão Meloni, Fernando Amaral Fernandes, Beatriz Fernandes Germinare, Luiz Ricardo Guterres e Silva, Abner de Siervo, Thiago Regis Longo Cesar Paixão, Bruno Campos Janegitz; "Green Fabrication and Analytical Application of Disposable Carbon Electrodes Made from Fallen Tree Leaves Using a CO2 Laser"; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, Volume 12, 2024-2-13
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