研究人員3D列印石墨烯電極，可以檢測食物中的毒素

2020-08-28 石墨烯資訊

來自南洋理工大學、布拉格化學科技大學和沙特國王大學的一組研究人員製作了3D列印的石墨烯電極，能夠檢測食物中的真菌毒素zearalenone(又名ZEA，有毒的次生代謝物)。科學家們相信，他們的研究可以為食品安全保障的新方法鋪平道路。


石墨烯/聚乳酸絲製作3d列印石墨烯電極及其檢測ZEA圖像的預處理示意圖

受汙染的產品會導致人類癌症甚至死亡。因此，及時可靠的檢測黴菌毒素的方法對食品檢查員來說至關重要，以減輕黴菌毒素的擴散，並確保產品在到達貨架之前在食品儲存設施中的安全。

該團隊首先在Autodesk Fusion 360 CAD軟體中設計電極。設計包括一個1.6毫米厚的圓盤附著在一個長約4.5釐米的矩形莖上。列印是在Prusa i3 MK3 FDM 3D印表機上完成的，電極由石墨烯/PLA燈絲製成。

一旦列印出來，電極必須經過預處理，以增加它們對ZEA的敏感性。在DMF中浸泡10分鐘，用乙醇和去離子水清洗。除去惰性聚乳酸外層，將內部石墨烯暴露並激活。

將3D列印電極與一組標準的Ag/AgCl電極進行比較，雖然它們沒有那麼強的電活性，但石墨烯組在檢測ZEA方面仍然做得相當好。研究人員計算出，在較寬的ZEA濃度範圍內(10 - 300個羥色胺)，r=0.995具有可觀的線性響應。

最終，該團隊得出結論，他們的工作適合於概念驗證，為聚焦於食品安全和分析的3D列印電化學設備的研究開闢了大量可能性。

隨著3D列印技術的進步，用於傳感器應用的精確電極的3D列印變得越來越容易。今年早些時候，一組美國研究人員用3D噴墨列印銀電極3D列印了一個一氧化碳探測器。在對探測器進行測試後，研究人員發現它能夠在室溫下快速響應。

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