Výzkumníci recyklují CD do flexibilních biosenzorů
Nový výzkum z Binghamton University, State University of New York nabízí druhý život pro CD: Přeměňuje je na flexibilní biosenzory, které jsou levné a snadno se vyrábějí.
V článku publikovaném v Nature Communications Matthew Brown, Ph.D. a asistentka profesora Ahyeon Koh z katedry biomedicínského inženýrství ukazují, jak lze tenkou kovovou vrstvu zlatého CD oddělit od tuhého plastu a vytvořit z ní senzory pro monitorování elektrické aktivity v lidských srdcích a svalech, stejně jako sledování glukózy, pH či hladiny kyslíku. Senzory mohou komunikovat se smartphonem přes Bluetooth.
Výroba je dokončena za 20 až 30 minut bez uvolnění toxických chemikálií nebo potřeby drahého vybavení a stojí asi 1,50 USD za zařízení. Podle tohoto článku „tento udržitelný přístup k upcyklaci elektronického odpadu poskytuje výhodný tok odpadu založený na výzkumu, který nevyžaduje špičková zařízení pro mikrovýrobu, drahé materiály nebo vysoce kvalitní inženýrské dovednosti.“
K výzkumu přispívají také BME profesorka Gretchen Mahler; Melissa Mendoza, Ph.D. a Louis Somma, stejně jako odborný asistent Yeonsik Noh z University of Massachusetts-Amherst. Společnost Nature Communications ocenila tento článek mezi nejvýznamnějšími editory a představila 50 nejlepších článků nedávno publikovaných v oblasti výzkumu.
Koh řekla, že nejprve uvažovala o myšlence převést CD na senzory při postdoktorském výzkumu na University of Illinois.
"Měla jsem nápad: Možná bychom mohli sklidit kritický materiál z CD a pak ho převést na snímací systémy," řekla. "Mluvila jsem s Mattem o svém nápadu během rané fáze výzkumu jeho disertační práce a on chtěl v tomto výzkumu pokračovat."
Brown zkoumal předchozí výzkum biosenzorů vyrobených z CD, ale zjistil, že tyto senzory si zachovaly tuhou strukturu a měly omezenější počet aplikací než doufali. Prvním krokem je odstranění kovového povlaku z pod plastu pomocí chemického procesu a lepicí pásky.
"Když si nalepíte vlasy na oblečení lepicí páskou, je to v podstatě stejný mechanismus," řekl Koh. "Uvolníme vrstvu kovů z CD a pak tu kovovou vrstvu sebereme páskou, takže ji jen sloupneme. Ta tenká vrstva je pak zpracovaná a pružná."
K vytvoření senzorů výzkumníci z Binghamtonu použili řezačku Cricut, standardní stroj pro řemeslníky, který obecně řeže návrhy z materiálů, jako je papír, vinyl, karton a nažehlovací fólie. Ohebné obvody by pak byly odstraněny a přilepeny na osobu. S pomocí aplikace pro chytré telefony mohou zdravotníci nebo pacienti získávat údaje a sledovat pokrok v průběhu času.
Koh je nadšená, když vidí, že něco, o čem před téměř deseti lety spekulovala, že by bylo možné, je nyní realitou.
"Měla jsem takové štěstí, že jsem měla Matta v laboratoři, protože jinak by to zůstalo jen myšlenkou z mého postdoktorského výzkumu," řekla. "Někteří z mých postdoktorandů si pamatují, že jsem jim o tomto nápadu řekla, a jsou z toho také nadšení."
Brown má namířeno do San Diega pracovat pro společnost Dexcom, která vyrábí kontinuální monitory glukózy, ale má nápady, jak by se mohla technologie CD-to-sensor zlepšit: „Použili jsme zlaté CD a chceme prozkoumat CD na bázi stříbra. Domnívám se, že jsou běžnější. Jak můžeme upcyklovat tyto typy disků CD stejným způsobem? Chceme se také podívat na to, zda k dalšímu zlepšení rychlosti upcyklace můžeme použít laserové gravírování namísto použití řezačky na bázi tkaniny. "
Stejně jako její bývalý student, Koh by ráda také rozšířila výzkum.
"Možná bychom mohli vytvořit krabici v kampusu, kde bychom mohli sbírat CD," řekla. "Také bychom mohli mít obecnější pokyny krok za krokem, jak je vyrobit za den, bez jakýchkoliv inženýrských dovedností. Každý může vytvořit tyto druhy senzorů pro své uživatele. Chceme, aby se staly cenově dostupnějšími a více a snadno použitelnými.
