Utilising bio-based plasticiser castor oil and recycled PLA for the production of conductive additive manufacturing feedstock and detection of bisphenol A

Autor(es)

Crapnell, Robert D. ; Arantes, Iana V. S. ; Whittingham, Matthew J. ; Sigley, Evelyn ; Kalinke, Cristiane ; Janegitz, Bruno C. ; Bonacin, Juliano A. ; Paixao, Thiago R. L. C. ; Banks, Craig E.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: GREEN CHEMISTRY; v. 25, n. 14, p. 10-pg., 2023-06-22.

Resumo

The production of electrically conductive additive manufacturing feedstocks from recycled poly(lactic acid) (rPLA), carbon black (CB), and bio-based plasticiser castor oil is reported herein. The filament was used to print additively manufactured electrodes (AMEs), which were electrochemically benchmarked against geometrically identical AMEs printed from a commercially available conductive filament. The castor oil/rPLA AMEs produced an enhanced heterogeneous electrochemical rate constant of (1.71 & PLUSMN; 0.22) x 10(-3) cm s(-1) compared to (0.30 & PLUSMN; 0.03) x 10(-3) cm s(-1) for the commercial AME, highlighting the improved performance of this filament for the production of working electrodes. A bespoke electroanalytical cell was designed and utilised to detect bisphenol A (BPA). The AMEs made from the castor oil/rPLA gave an enhanced electroanalytical performance compared to the commercial filament, producing a sensitivity of 0.59 & mu;A & mu;M-1, a LOD of 0.10 & mu;M and LOQ of 0.34 & mu;M. This system was then successfully applied to detect BPA in spiked bottled and tap water samples, producing recoveries between 89-104%. This work shows how the production of conductive filaments may be done more sustainably while improving performance. (AU)

• Processo FAPESP: 19/00473-2 - Desenvolvimento de biossensores eletroquímicos impressos em 3 dimensões (3D) com polímero PLA e grafeno para a determinação de biomoléculas e diagnóstico de doenças
• Beneficiário: Cristiane Kalinke
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/07552-8 - Desenvolvimento de sistemas eletroquímicos em fluxo completos e miniaturizados por meio de impressão 3D para aplicações analíticas
• Beneficiário: Iana Vitória Spadini Arantes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 17/21097-3 - Interações abelha-agricultura: perspectivas para a utilização sustentável
• Beneficiário: Osmar Malaspina
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOTA - Temático
• Processo FAPESP: 18/08782-1 - Sensores químicos miniaturizados e integrados: novas plataformas de fabricação para aplicações biológicas, clínicas e ambientais
• Beneficiário: Mauro Bertotti
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 21/07989-4 - Dispositivos eletroquímicos por manufatura aditiva (impressão 3D) para o diagnóstico de doenças virais
• Beneficiário: Cristiane Kalinke
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/15065-7 - Desenvolvimento de sistemas eletroquímicos em papel voltados para análises em fluxo de amostras de interesse forense
• Beneficiário: Iana Vitória Spadini Arantes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 13/22127-2 - Desenvolvimento de novos materiais estratégicos para dispositivos analíticos integrados
• Beneficiário: Lauro Tatsuo Kubota
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático