4D打印的可编程形状[H⁺]响应针用于尿素的测定.

科学领域:

• * 材料科学与工程 * 材料科学与工程
• * 分析化学 分析化学
• * 生物医学工程 * 生物医学工程

背景情况:

• *四维打印 (4DP) 提供了具有复杂几何和功能的刺激响应设备的先进制造.
• * 4DP设备的形状编程能力对于其分析性能至关重要,但仍未得到充分探索.
• *响应刺激的材料使设备能够根据环境线索改变形状,非常适合传感应用.

研究的目的:

• * 调查形状编程模式对4DP刺激响应器件分析性能的影响.
• * 开发和优化基于4DP的传感器,用于定量测定尿素.
• * 证明4DP在创建先进的化学传感平台中的应用性.

主要方法:

• *使用数字光处理3D打印与烯酸盐基树脂和2-乙烯酸乙烯酸 (CEA) 制造曲,螺旋和扭转针.
• *利用CEA内置部件的pH依赖膨胀来进行由离子度 ([H+]) 变化引发的形状编程.
• *将形状编程与尿素酶介导的尿素水解相结合,以基于形状编程角度进行尿素量化.

主要成果:

• *CEA内置的4DP针的[H+]依赖膨胀使得形状编程成为可能.
• *通过通过尿素酶反应将形状编程角度与尿素度相关联来实现尿素的确定.
• *螺旋针表现出最佳的分析性能,尿素的检测极限为0.9μM.
• *该方法的可靠性在复杂的生物矩阵中得到验证,如人类尿液,汗水,血清和血.

结论:

• *优化形状编程模式对于提高4DP刺激响应感应器的分析性能至关重要.
• * 4DP技术为制造用于化学分析的先进的刺激响应传感器提供了一个强大的平台.
• *开发的螺旋针传感器为各种生物样本中的尿素量化提供了灵敏可靠的方法.