A impressão a laser em folhas caídas de árvores produz sensores para uso médico e laboratorial
Sensor impresso na folha por CO2 laser. Crédito:Bruno Janegitz A fabricação de sensores por impressão 3D combina velocidade, liberdade de design e possibilidade de utilização de resíduos como substrato. Vários resultados foram obtidos num modo de economia circular, em que os resíduos normalmente deitados fora são utilizados como recursos de baixo custo.
Uma solução altamente criativa envolvendo a impressão de sensores eletroquímicos em folhas caídas de árvores foi agora apresentada por uma equipe de pesquisadores no Brasil liderada por Bruno Janegitz, professor da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e chefe do Laboratório de Sensores, Nanomedicamentos e Materiais Nanoestruturados (LSNANO), e Thiago Paixão, professor da Universidade de São Paulo (USP) e chefe do Laboratório de Línguas Eletrônicas e Sensores Químicos (L2ESQ).
A iniciativa foi destacada em artigo publicado na revista ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
"Usamos um CO2 laser para imprimir o desenho de interesse em uma folha por meio de pirólise e carbonização. Obtivemos assim um sensor eletroquímico para uso na determinação dos níveis de dopamina e paracetamol. É muito fácil de operar. Uma gota da solução contendo um desses compostos é colocada no sensor e o potenciostato ao qual está acoplado mostra a concentração”, disse Janegitz.
Simplificando, o feixe de laser queima a folha em um processo pirolítico que converte sua celulose em grafite, e o corpo de grafite é impresso na folha em formato adequado para funcionar como sensor. Durante o processo de fabricação, os parâmetros do CO2 laser, incluindo potência do laser, taxa de varredura de pirólise e intervalo de varredura, são sistematicamente ajustados para alcançar resultados ideais.
“Os sensores foram caracterizados por métodos morfológicos e físico-químicos, permitindo a exploração exaustiva da nova superfície carbonizada gerada nas folhas”, disse Janegitz.
“Além disso, a aplicabilidade dos sensores foi confirmada por testes envolvendo a detecção de dopamina e paracetamol em amostras biológicas e farmacêuticas. Para a dopamina, o sistema se mostrou eficiente em uma faixa linear de 10–1.200 micromoles por litro, com limite de detecção de 1,1 micromoles por litro. Para o paracetamol, o sistema funcionou bem em uma faixa linear de 5-100 micromoles por litro, com um limite de detecção de 0,76."
Nos testes envolvendo dopamina e paracetamol, realizados como prova de conceito, os sensores eletroquímicos derivados de folhas caídas de árvores obtiveram desempenho analítico satisfatório e notável reprodutibilidade, destacando seu potencial como alternativa aos substratos convencionais.
A substituição de folhas caídas de árvores por materiais convencionais traz ganhos significativos em termos de redução de custos e, sobretudo, de sustentabilidade ambiental. "As folhas teriam sido incineradas ou, na melhor das hipóteses, compostadas. Em vez disso, foram usadas como substrato para dispositivos de alto valor agregado, em um grande avanço para a fabricação de sensores eletroquímicos de próxima geração", disse Janegitz.
