近日,西安電子科技大學先進材料與納米科技學院Ajit Khosla教授在國際頂級期刊《Materials Science & Engineering R-reports》發表了題目為:3D printedelectrochemical devices for bio-chemical sensing: A review的論文,綜述了3D打印電化學傳感器的最新發展,并希望將其應用于未來生物醫學領域的可穿戴和智能植入式傳感器系統。
近十年來,3D打印技術飛速發展,使得生產用于生化傳感領域的低成本、小型3D打印設備成為可能,這是朝著提高生活質量和實現“聯合國可持續發展目標3:良好健康和福祉“邁出的有力一步。與傳統制造工藝相比,3D打印具有更靈活的設計制造、更低的能耗和廢物產生、更短的上市時間等優勢,現在科學家、工程師、醫療專業人員都能更輕松的構建原型。
在這篇綜述中,首先說明了什么是3D打印技術,并介紹了制造電化學傳感器的三種3D打印技術(熔融沉積建模(FDM)、選擇性激光熔化(SLM)、立體光刻(SLA))以及3D打印筆這一手持工具。其次,絕緣熱塑性聚合物(PLA, ABS)和各種碳基材料的混合物通常用于制造電化學傳感器工作電極(WE)和對電極(CE)。為了去除部分絕緣的PLA聚合物來暴露更多的電活性材料,從而提高電極的導電性,文章提出了許多不同的電極修飾方法,例如通過拋光進行機械活化(MA),化學活化(CA),電化學活化(EA),綠色活化(通過使用還原劑)。此外,作者進一步詳細研究了3D打印電極和設備用于檢測各種分析物的方法,并用大篇幅比較了3D打印生化傳感器在檢測重金屬/水污染物、有毒/爆炸性物質、神經遞質、致病細菌和其他生物分析物(如細菌、蛋白質、DNA和病毒)中,關于靈敏度、線性范圍和檢測極限方面的分析性能。
盡管在成熟應用并廣泛推廣3D打印生化傳感器之前,仍有許多障礙需要克服,但本文中收集到的大量實例有助于展望該技術的前景。未來在此領域將會呈現出一種持續性的發展,由研究人員、公司和愛好者共同推動,并發生在從材料設計到工藝優化創新以及軟件改進的各個領域。
據了解,《Materials Science & Engineering R-reports》是一本專注于材料科學綜合領域的English學術期刊,創刊于1993年,由ELSEVIER SCIENCE SA出版商出版,出版周期Irregular。該刊發文范圍涵蓋材料科學綜合等領域,旨在及時、準確、全面地報道國內外材料科學綜合工作者在該領域的科學研究等工作中取得的經驗、科研成果、技術革新、學術動態等。該刊已被SCI、SCIE數據庫收錄,在中國科學院JCR最新升級版分區表中,該刊分區信息為大類學科工程技術1區,影響因子為31。