L’hardware conveniente supera gli attuali modelli di fascia alta e ha il potenziale per portare in futuro a un dispositivo di monitoraggio della salute domestico conveniente.
Crediti: Immagine: per gentile concessione dei ricercatori
La spettrometria di massa è una tecnica potente per identificare i componenti chimici nei campioni, utile per monitorare malattie croniche come l'ipotiroidismo. Tuttavia, il suo costo elevato, spesso pari a centinaia di migliaia di dollari, ne limita l’utilizzo ai laboratori, complicando la gestione delle malattie croniche.
I ricercatori del MIT hanno fatto una svolta stampando in 3D uno ionizzatore a basso costo, un componente cruciale degli spettrometri di massa, che supera le versioni esistenti. Questo dispositivo compatto può essere prodotto in serie e integrato negli spettrometri utilizzando l’assemblaggio robotizzato, rendendolo più conveniente rispetto agli ionizzatori tradizionali. Il processo di stampa 3D consente un controllo preciso sulla forma del dispositivo e l'uso di materiali speciali per migliorarne le prestazioni.
Hardware a basso costo
I ricercatori hanno utilizzato la stampa 3D e ottimizzazioni strategiche per creare un emettitore elettrospray a basso costo per la spettrometria di massa che supera le prestazioni degli ionizzatori all’avanguardia. Hanno realizzato l’emettitore in metallo utilizzando il binder jetting, un processo che costruisce un oggetto strato dopo strato spruzzando una colla a base di polimeri attraverso minuscoli ugelli su un letto di materiale in polvere. L'oggetto viene poi riscaldato per far evaporare la colla e consolidare la polvere. Successivamente, gli emettitori vengono elettrolucidati per migliorarne la nitidezza e rivestiti con nanofili di ossido di zinco, che forniscono la porosità necessaria per un'efficace filtrazione e trasporto dei liquidi.
pensare fuori dagli schemi
Il team ha affrontato il problema dell'evaporazione del liquido negli emettitori elettrospray, che può causare intasamenti, trasformandolo in un vantaggio. Hanno progettato i loro emettitori come coni solidi alimentati esternamente con un angolo specifico che utilizza l'evaporazione per controllare il flusso del liquido, ottenendo uno spruzzo con un rapporto più elevato di molecole portatrici di carica. Hanno inoltre ridisegnato il controelettrodo per prevenire la formazione di archi elettrici, consentendo un aumento sicuro della tensione applicata, che porta a molecole più ionizzate e prestazioni migliorate. Inoltre, hanno sviluppato un circuito stampato a basso costo con microfluidica digitale integrata per un trasporto efficiente delle goccioline.
Il team prevede di creare un prototipo combinando il proprio ionizzatore con un filtro di massa stampato in 3D e sta lavorando per migliorare le pompe a vuoto stampate in 3D, essenziali per uno spettrometro di massa compatto.