L'impression laser sur des feuilles d'arbres tombées au sol permet de produire des capteurs à usage médical et de laboratoire
Une avancée majeure pour la fabrication de capteurs électrochimiques de nouvelle génération
La fabrication de capteurs par impression 3D allie rapidité, liberté de conception et possibilité d'utiliser des déchets comme substrat. Divers résultats ont été obtenus dans le cadre d'une économie circulaire, où des résidus habituellement jetés sont utilisés comme ressources à faible coût. Une solution très créative consistant à imprimer des capteurs électrochimiques sur des feuilles d'arbres tombées au sol vient d'être présentée par une équipe de chercheurs brésiliens dirigée par Bruno Janegitz, professeur à l'université fédérale de São Carlos (UFSCar) et directeur de son laboratoire de capteurs, nanomédecines et matériaux nanostructurés (LSNANO), et Thiago Paixão, professeur à l'université de São Paulo (USP) et directeur de son laboratoire de langues électroniques et de capteurs chimiques (L2ESQ). L'initiative a été soutenue par le FAPESP et soulignée dans un article publié dans la revue ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Capteur imprimé sur la feuille par laser CO2
Bruno Janegitz
"Nous avons utilisé un laserCO2 [dioxyde de carbone] pour imprimer le motif d'intérêt sur une feuille par pyrolyse et carbonisation. Nous avons ainsi obtenu un capteur électrochimique permettant de déterminer les niveaux de dopamine et de paracétamol. Le fonctionnement est très simple. Une goutte de la solution contenant l'un de ces composés est placée sur le capteur, et le potentiostat auquel il est couplé affiche la concentration", explique M. Janegitz.
En termes simples, le faisceau laser brûle la feuille dans un processus pyrolytique qui convertit sa cellulose en graphite, et le corps en graphite est imprimé sur la feuille dans une forme adaptée au fonctionnement d'un capteur. Au cours du processus de fabrication, les paramètres du laserCO2, notamment la puissance du laser, la vitesse de balayage de la pyrolyse et l'écart de balayage, sont systématiquement ajustés pour obtenir des résultats optimaux.
"Les capteurs ont été caractérisés par des méthodes morphologiques et physicochimiques, ce qui a permis une exploration exhaustive de la nouvelle surface carbonisée générée sur les feuilles", a déclaré M. Janegitz.
"En outre, l'applicabilité des capteurs a été confirmée par des tests portant sur la détection de la dopamine et du paracétamol dans des échantillons biologiques et pharmaceutiques. Pour la dopamine, le système s'est avéré efficace dans une gamme linéaire de 10 à 1 200 micromoles par litre, avec une limite de détection de 1,1 micromole par litre. Pour le paracétamol, le système a bien fonctionné dans une plage linéaire de 5 à 100 micromoles par litre, avec une limite de détection de 0,76".
Lors des tests portant sur la dopamine et le paracétamol, réalisés à titre de preuve de concept, les capteurs électrochimiques dérivés de feuilles d'arbres tombées au sol ont atteint une performance analytique satisfaisante et une reproductibilité remarquable, soulignant leur potentiel en tant qu'alternative aux substrats conventionnels.
Le remplacement des matériaux conventionnels par des feuilles d'arbres tombées au sol permet de réaliser des gains significatifs en termes de réduction des coûts et surtout de durabilité environnementale. "Les feuilles auraient été incinérées ou, au mieux, compostées. Au lieu de cela, elles ont été utilisées comme substrat pour des dispositifs à haute valeur ajoutée, ce qui constitue une avancée majeure pour la fabrication de capteurs électrochimiques de nouvelle génération", a déclaré M. Janegitz.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
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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