Článek
Tuzemští odborníci jako první na světě vytiskli v běžné inkoustové tiskárně s pomocí vlastnoručně vyrobeného grafenového inkoustu univerzální elektrodu pro nejrůznější senzory. V porovnání s komerčně využívanými produkty má stejný výkon a citlivost, díky zvolené technologii je ale výrazně levnější a dostupnější.
Dané elektrochemické biosenzory jsou využitelné nejen v medicíně, ale například i pro sledování kvality potravin, pitné vody nebo ovzduší. Jejich klíčovou součástí jsou elektrody, pro jejichž výrobu se ukázaly jako velmi vhodné materiály právě na bázi grafenu.
Elektrochemické biosenzory lze díky speciálnímu inkoustu tisknout v tiskárně.
Základem úspěchu olomouckých vědců byla příprava grafenového inkoustu s potřebnými vlastnostmi.
„Najít inkousty vhodné pro tisk není snadné, protože musí splňovat řadu vlastností, které jsou zcela klíčové pro tento typ tisku. Je to například velikost částic v inkoustu či jeho viskozita. My jsme tuto kombinaci našli a grafenový inkoust vyrobili. Díky tomu jsme vytiskli elektrodu, která je univerzální a je potřebného tvaru. V jakékoliv elektrochemické laboratoři si ji dokážou zapojit a měřit s ní,“ uvedl Martin-Alex Nalepa, který se do výzkumných projektů CATRIN zapojil ještě coby student Přírodovědecké fakulty UPOL.
Náklady na materiál pro jednu elektrodu: 2 Kč
Technologie je levná, protože na rozdíl od stávajících postupů je díky inkoustovému tisku na tvorbu elektrody potřeba velmi malé množství materiálu.
„Komerční metody používají řádově miligramy materiálu a elektrody stojí minimálně několik desítek korun. My potřebujeme materiálu zhruba tisíckrát méně, tedy řádově mikrogramy,“ konstatoval David Panáček z CATRIN.
Náklady na materiál pro jednu elektrodu podle něj vypočítali asi na dvě koruny. „Její výkon je srovnatelný s komerčně využívanými senzory. Navíc jsme mysleli i na životní prostředí, a proto jsme zvolili jako rozpouštědlo inkoustu obyčejnou vodu,“ doplnil Panáček.
Vytištěnou elektrodu lze připojit i k mobilnímu telefonu a měřit.
Výzkumníci chtějí pokročit ještě dále. Cílem je připravovat různé typy inkoustů pro konkrétní aplikace. Využití je velmi pestré – od detekce mikrobů, antibiotik, pesticidů, markerů některých nemocí až po škodliviny v životním prostředí.
„Vize je taková, že zákazník si koupí funkcionalizovaný inkoust, dá si ho do vlastní tiskárny a senzor si vytiskne doma nebo v kanceláři. Vytištěnou elektrodu dnes může připojit i k mobilnímu telefonu a měřit. Kupříkladu během covidu byl nedostatek testů, protože jsme byli závislí na dodavatelích ze zahraničí. Tento systém by zajistil nezávislost a také významně rozšířil spektrum testů. Těch se zatím v lékárnách až na pár výjimek nedostává a lidé musí podstupovat po doporučení lékařem na specializovaných pracovištích vyšetření, která jsou navíc poměrně drahá,“ dodal Panáček.
„S prvními kroky nám pomohla naše dlouhodobá spolupráce s kolegy z týmu profesora Arbena Merkociho ze špičkového (španělského) výzkumného ústavu ICN2 v Barceloně. Naší přidanou hodnotou byla skvělá synergie v našem multidisciplinárním týmu, která urychlila překonání řady překážet během výzkumu,“ uzavřel vedoucí týmu Michal Otyepka.
Vědci již podle něj jednají s možnými zájemci o komercializaci výsledků jejich práce.
