Tulostuksella kertakäyttöisiä grafeeniantureita

Iowan yliopiston tutkijat tuottivat korkean resoluution aerosolisuihkutulostimilla joustavalle polymeerikalvolle grafeeniantureita ja virittivät ne testaamaan histamiinia. Kyseessä on allergeeni ja pilaantuneiden kalojen ja lihan indikaattori. Tulostetut anturit saattoivat havaita histamiinia jopa 3,41 miljoonasosan (ppm) verran.

Anturitekniikan suhteen grafeeni on joustava, sähköä johtava ja biologisesti yhteensopiva.

Tehdä grafeenin käyttö kertakäyttöisessä elintarviketurvallisuusanturissa edulliseksi tarvitaan aerosolisuihkutulostustekniikka, joka on riittävän tarkka luomaan korkearesoluutioiset elektrodit, joita tarvitaan sähkökemiallisiin antureihin pienten molekyylien, kuten histamiinin, havaitsemiseksi.

"Tämä hieno resoluutio on tärkeä", sanoi Jonathan Claussen, Iowan osavaltion yliopiston konetekniikan apulaisprofessori ja yksi tutkimusprojektin johtajista. "Mitä lähemmäksi näitä elektrodisormia voidaan tulostaa, sitä suurempi on näiden biosensorien herkkyys."

Tutkimustyössään tutkijat tulostivat grafeenielektrodit aerosolisuihkulla joustavalle polymeerille ja ne muutettiin sitten histamiini-antureiksi sitomalla kemiallisesti histamiinin vasta-aineet grafeeniin. Vasta-aineet sitovat spesifisesti histamiinimolekyylejä.

Histamiini estää elektronien siirron ja lisää resistanssia, joka voidaan siten mitata. Eri elintarvikkeiden bakteerit tuottavat histamiinia, joten histamiini voi olla hyvä indikaattori ruuan säilyvyydelle. Tutkijoiden mielestä konsepti toimii myös muiden molekyylien havaitsemiseen.

"Tässä esitetyn histamiinitapaustutkimuksen lisäksi (aerosolisuihkutulostus) ja funktionalisointiprosessit voidaan todennäköisesti yleistää monenlaisille anturisovelluksille, mukaan lukien ympäristömyrkkyjen havaitseminen, elintarvikkeissa esiintyvien patogeenien havaitseminen sekä puettava terveyden seuranta ja terveysdiagnostiikka", he kirjoittavat tutkimuspaperissaan.

Claussen, joka on jo vuosia työskennellyt tulostetun grafeenin kanssa, sanoo, että antureilla on myös toinen ominaisuus, joka tekee niistä erittäin hyödyllisiä: Ne eivät maksa paljon ja ne voidaan skaalata massatuotantoon.

Aiheista aiemmin:

Anturien 3D-tulostus suoraan sydämeen

Maitotölkin korkki haistaa pilaantumisen