SARS-CoV-2病毒导致的新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情在全球产生了重大影响。目前全世界范围内正在探索几种涉及先进材料的方法来检测新冠病毒感染者。

卡内基梅隆大学的研究人员注意到，生物传感设备的复杂性随着微电子学的发展而发展，从生物MEMS到由先进的光刻技术制成的小型芯片，都是生物传感设备发展的结果。

近年，在微电子学中出现了涉及先进材料的基于纳米颗粒的3D打印方法，这些方法可以实现复杂的几何形状、材料组合和定制的微结构。Aerosol Jet(AJ)3D打印打印属于这种技术。Aerosol Jet(AJ)3D打印是一种使用雾化液滴流以10 µm的分辨率沉积纳米材料阵列的技术，已被用于制造各种电子设备。

图1. 通过气溶胶喷射3D打印制造的COVID-19测试芯片（3DcC）制造过程示意图。

生物传感平台是通过三维电极的3D纳米打印，用还原性氧化石墨烯(reducedゞraphene﹐xide, rGO)的纳米薄片覆盖电极并将特定的病毒抗原固定在rGO纳米薄片上而创建的。电极与微流体装置相集成，用于标准电化学电池。当抗体被引入电极表面时，它们选择性地与抗原结合，改变通过阻抗谱检测的电路阻抗。

微小、便宜的微柱状金电极使用热烧结在一起的气溶胶液滴以纳米级进行打印。这会导致粗糙，不规则的表面，从而增加微柱的表面积并增强电化学反应，其中抗体可以闩锁在电极上包覆的抗原上。特定的几何形状允许微柱加载更多的蛋白质进行检测，从而获得非常准确，快速的结果。

图2. 3D打印微柱电极和3DcC传感器操作的功能化。a)表面处理(步骤1)之前的AJ-印刷金微柱。b)通过羧基化(COOH) rGO片材，通过简单的滴铸工艺(步骤2)。

该结果是在COVID-19疫情期间的紧迫时刻提出的。由于他们的技术可以量化对疫苗接种的免疫反应，因此在当前环境下非常重要。
利用气溶胶喷射纳米颗粒3D打印芯片越来越广泛的应用于医疗领域和智能穿戴设备。

图3.通过气溶胶喷射纳米颗粒3D打印制成的COVID-19测试芯片的图像。图片来源供：卡内基梅隆大学先进制造和材料实验室

Aerosol Jet 3D 打印技术原理--基于空气动力学原理，可将纳米、微米级材料进行沉积成型，可实现纳米级厚度，微米级特征。

• 雾化液体：导电油墨，电介质等（1 - 1,000 cP），实验室条件下可达 10, 000 cP。

• 高密度气溶胶；高负载液滴直径 2- 5μm。

• 鞘气层包围并聚焦气溶胶束。

• 连续流量以> 50 m/s 的速度流出，允许可变的喷射高度。

• 可在平面和非平面的基板上打印。

图4.Aerosol Jet 3D 打印原理

图5.Aerosol Jet 3D打印支持材料

本文来源：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

备注：正文为网络文章译文，仅用于技术交流，如有侵权联系作者删除。

本文转载自：云尚智造

SARS-CoV-2病毒导致的新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情在全球产生了重大影响。目前全世界范围内正在探索几种涉及先进材料的方法来检测新冠病毒感染者。

卡内基梅隆大学的研究人员注意到，生物传感设备的复杂性随着微电子学的发展而发展，从生物MEMS到由先进的光刻技术制成的小型芯片，都是生物传感设备发展的结果。

近年，在微电子学中出现了涉及先进材料的基于纳米颗粒的3D打印方法，这些方法可以实现复杂的几何形状、材料组合和定制的微结构。Aerosol Jet(AJ)3D打印打印属于这种技术。Aerosol Jet(AJ)3D打印是一种使用雾化液滴流以10 µm的分辨率沉积纳米材料阵列的技术，已被用于制造各种电子设备。

图1. 通过气溶胶喷射3D打印制造的COVID-19测试芯片（3DcC）制造过程示意图。

生物传感平台是通过三维电极的3D纳米打印，用还原性氧化石墨烯(reducedゞraphene﹐xide, rGO)的纳米薄片覆盖电极并将特定的病毒抗原固定在rGO纳米薄片上而创建的。电极与微流体装置相集成，用于标准电化学电池。当抗体被引入电极表面时，它们选择性地与抗原结合，改变通过阻抗谱检测的电路阻抗。

微小、便宜的微柱状金电极使用热烧结在一起的气溶胶液滴以纳米级进行打印。这会导致粗糙，不规则的表面，从而增加微柱的表面积并增强电化学反应，其中抗体可以闩锁在电极上包覆的抗原上。特定的几何形状允许微柱加载更多的蛋白质进行检测，从而获得非常准确，快速的结果。

图2. 3D打印微柱电极和3DcC传感器操作的功能化。a)表面处理(步骤1)之前的AJ-印刷金微柱。b)通过羧基化(COOH) rGO片材，通过简单的滴铸工艺(步骤2)。

该结果是在COVID-19疫情期间的紧迫时刻提出的。由于他们的技术可以量化对疫苗接种的免疫反应，因此在当前环境下非常重要。
利用气溶胶喷射纳米颗粒3D打印芯片越来越广泛的应用于医疗领域和智能穿戴设备。

图3.通过气溶胶喷射纳米颗粒3D打印制成的COVID-19测试芯片的图像。图片来源供：卡内基梅隆大学先进制造和材料实验室

Aerosol Jet 3D 打印技术原理--基于空气动力学原理，可将纳米、微米级材料进行沉积成型，可实现纳米级厚度，微米级特征。

• 雾化液体：导电油墨，电介质等（1 - 1,000 cP），实验室条件下可达 10, 000 cP。

• 高密度气溶胶；高负载液滴直径 2- 5μm。

• 鞘气层包围并聚焦气溶胶束。

• 连续流量以> 50 m/s 的速度流出，允许可变的喷射高度。

• 可在平面和非平面的基板上打印。

图4.Aerosol Jet 3D 打印原理

图5.Aerosol Jet 3D打印支持材料

本文来源：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

备注：正文为网络文章译文，仅用于技术交流，如有侵权联系作者删除。

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