SARS-CoV-2病毒導致的新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情在全球產(chǎn)生了重大影響。目前全世界范圍內(nèi)正在探索幾種涉及先進材料的方法來檢測新冠病毒感染者。

卡內(nèi)基梅隆大學的研究人員注意到，生物傳感設(shè)備的復雜性隨著微電子學的發(fā)展而發(fā)展，從生物MEMS到由先進的光刻技術(shù)制成的小型芯片，都是生物傳感設(shè)備發(fā)展的結(jié)果。

近年，在微電子學中出現(xiàn)了涉及先進材料的基于納米顆粒的3D打印方法，這些方法可以實現(xiàn)復雜的幾何形狀、材料組合和定制的微結(jié)構(gòu)。Aerosol Jet(AJ)3D打印打印屬于這種技術(shù)。Aerosol Jet(AJ)3D打印是一種使用霧化液滴流以10 µm的分辨率沉積納米材料陣列的技術(shù)，已被用于制造各種電子設(shè)備。

圖1. 通過氣溶膠噴射3D打印制造的COVID-19測試芯片（3DcC）制造過程示意圖。

生物傳感平臺是通過三維電極的3D納米打印，用還原性氧化石墨烯(reducedゞraphene﹐xide, rGO)的納米薄片覆蓋電極并將特定的病毒抗原固定在rGO納米薄片上而創(chuàng)建的。電極與微流體裝置相集成，用于標準電化學電池。當抗體被引入電極表面時，它們選擇性地與抗原結(jié)合，改變通過阻抗譜檢測的電路阻抗。

微小、便宜的微柱狀金電極使用熱燒結(jié)在一起的氣溶膠液滴以納米級進行打印。這會導致粗糙，不規(guī)則的表面，從而增加微柱的表面積并增強電化學反應，其中抗體可以閂鎖在電極上包覆的抗原上。特定的幾何形狀允許微柱加載更多的蛋白質(zhì)進行檢測，從而獲得非常準確，快速的結(jié)果。

圖2. 3D打印微柱電極和3DcC傳感器操作的功能化。a)表面處理(步驟1)之前的AJ-印刷金微柱。b)通過羧基化(COOH) rGO片材，通過簡單的滴鑄工藝(步驟2)。

該結(jié)果是在COVID-19疫情期間的緊迫時刻提出的。由于他們的技術(shù)可以量化對疫苗接種的免疫反應，因此在當前環(huán)境下非常重要。
利用氣溶膠噴射納米顆粒3D打印芯片越來越廣泛的應用于醫(yī)療領(lǐng)域和智能穿戴設(shè)備。

圖3.通過氣溶膠噴射納米顆粒3D打印制成的COVID-19測試芯片的圖像。圖片來源供：卡內(nèi)基梅隆大學先進制造和材料實驗室

Aerosol Jet 3D 打印技術(shù)原理--基于空氣動力學原理，可將納米、微米級材料進行沉積成型，可實現(xiàn)納米級厚度，微米級特征。

• 霧化液體：導電油墨，電介質(zhì)等（1 - 1,000 cP），實驗室條件下可達 10, 000 cP。

• 高密度氣溶膠；高負載液滴直徑 2- 5μm。

• 鞘氣層包圍并聚焦氣溶膠束。

• 連續(xù)流量以> 50 m/s 的速度流出，允許可變的噴射高度。

• 可在平面和非平面的基板上打印。

圖4.Aerosol Jet 3D 打印原理

圖5.Aerosol Jet 3D打印支持材料

本文來源：Sensing of COVID-19 antibodies in seconds via aerosol jet nanoprinted reduced graphene oxide coated three dimensional electrodes. Advanced Materials. onlinelibrary.wiley.com/doi/fu … .1002/adma.202006647

備注：正文為網(wǎng)絡文章譯文，僅用于技術(shù)交流，如有侵權(quán)聯(lián)系作者刪除。

本文轉(zhuǎn)載自：云尚智造

SARS-CoV-2病毒導致的新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情在全球產(chǎn)生了重大影響。目前全世界范圍內(nèi)正在探索幾種涉及先進材料的方法來檢測新冠病毒感染者。

卡內(nèi)基梅隆大學的研究人員注意到，生物傳感設(shè)備的復雜性隨著微電子學的發(fā)展而發(fā)展，從生物MEMS到由先進的光刻技術(shù)制成的小型芯片，都是生物傳感設(shè)備發(fā)展的結(jié)果。

近年，在微電子學中出現(xiàn)了涉及先進材料的基于納米顆粒的3D打印方法，這些方法可以實現(xiàn)復雜的幾何形狀、材料組合和定制的微結(jié)構(gòu)。Aerosol Jet(AJ)3D打印打印屬于這種技術(shù)。Aerosol Jet(AJ)3D打印是一種使用霧化液滴流以10 µm的分辨率沉積納米材料陣列的技術(shù)，已被用于制造各種電子設(shè)備。

圖1. 通過氣溶膠噴射3D打印制造的COVID-19測試芯片（3DcC）制造過程示意圖。

生物傳感平臺是通過三維電極的3D納米打印，用還原性氧化石墨烯(reducedゞraphene﹐xide, rGO)的納米薄片覆蓋電極并將特定的病毒抗原固定在rGO納米薄片上而創(chuàng)建的。電極與微流體裝置相集成，用于標準電化學電池。當抗體被引入電極表面時，它們選擇性地與抗原結(jié)合，改變通過阻抗譜檢測的電路阻抗。

微小、便宜的微柱狀金電極使用熱燒結(jié)在一起的氣溶膠液滴以納米級進行打印。這會導致粗糙，不規(guī)則的表面，從而增加微柱的表面積并增強電化學反應，其中抗體可以閂鎖在電極上包覆的抗原上。特定的幾何形狀允許微柱加載更多的蛋白質(zhì)進行檢測，從而獲得非常準確，快速的結(jié)果。

圖2. 3D打印微柱電極和3DcC傳感器操作的功能化。a)表面處理(步驟1)之前的AJ-印刷金微柱。b)通過羧基化(COOH) rGO片材，通過簡單的滴鑄工藝(步驟2)。

該結(jié)果是在COVID-19疫情期間的緊迫時刻提出的。由于他們的技術(shù)可以量化對疫苗接種的免疫反應，因此在當前環(huán)境下非常重要。
利用氣溶膠噴射納米顆粒3D打印芯片越來越廣泛的應用于醫(yī)療領(lǐng)域和智能穿戴設(shè)備。

圖3.通過氣溶膠噴射納米顆粒3D打印制成的COVID-19測試芯片的圖像。圖片來源供：卡內(nèi)基梅隆大學先進制造和材料實驗室

Aerosol Jet 3D 打印技術(shù)原理--基于空氣動力學原理，可將納米、微米級材料進行沉積成型，可實現(xiàn)納米級厚度，微米級特征。

• 霧化液體：導電油墨，電介質(zhì)等（1 - 1,000 cP），實驗室條件下可達 10, 000 cP。

• 高密度氣溶膠；高負載液滴直徑 2- 5μm。

• 鞘氣層包圍并聚焦氣溶膠束。

• 連續(xù)流量以> 50 m/s 的速度流出，允許可變的噴射高度。

• 可在平面和非平面的基板上打印。

圖4.Aerosol Jet 3D 打印原理

圖5.Aerosol Jet 3D打印支持材料

本文來源：Sensing of COVID-19 antibodies in seconds via aerosol jet nanoprinted reduced graphene oxide coated three dimensional electrodes. Advanced Materials. onlinelibrary.wiley.com/doi/fu … .1002/adma.202006647

備注：正文為網(wǎng)絡文章譯文，僅用于技術(shù)交流，如有侵權(quán)聯(lián)系作者刪除。

本文轉(zhuǎn)載自：云尚智造