Gold film deposition by infrared laser photothermal treatment on 3D-printed electrodes: electrochemical performance enhancement and application

Autor(es)

Veloso, William B. ; Meloni, Gabriel N. ; Arantes, Iana V. S. ; Pradela-Filho, Lauro A. ; Munoz, Rodrigo A. A. ; Paixao, Thiago R. L. C.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ANALYST; v. 149, n. 15, p. 11-pg., 2024-06-17.

Resumo

3D printing has attracted the interest of researchers due to its creative freedom, low cost, and ease of operation. Because of these features, this technology has produced different types of electroanalytical platforms. Despite their popularity, the thermoplastic composites used for electrode fabrication typically have high electrical resistance, resulting in devices with poor electrochemical performance. Herein, we propose a new strategy to improve the electrochemical performance of 3D-printed electrodes and to gain chemical selectivity towards glucose detection. The approach involves synthesising a nanostructured gold film using an infrared laser source directly on the surface of low-contact resistance 3D-printed electrodes. The laser parameters, such as power, focal distance, and beam scan rate, were carefully optimised for the modification steps. Scanning electronic microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy confirmed the morphology and composition of the nanostructured gold film. After modification, the resulting electrodes were able to selectively detect glucose, encouraging their use for sensing applications. When compared with a gold disc electrode, the gold-modified 3D-printed electrode provided a 44-fold current increase for glucose oxidation. As proof of concept, the devices were utilised for the non-enzymatic catalytic determination of glucose in drink samples, demonstrating the gold film's catalytic nature and confirming the analytical applicability with more precise results than commercial glucometers. Deposition of a nanostructured gold film on the surface of 3D-printed electrodes by infrared laser photothermal treatment for non-enzymatic glucose detection. (AU)

• Processo FAPESP: 21/00205-8 - Dispositivos analíticos miniaturizados e/ou microfluídicos para aplicações biológicas
• Beneficiário: Lauro Antonio Pradela Filho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/03382-0 - Sensor vestível para monitoramento em tempo real de drogas de abuso em saliva humana
• Beneficiário: Gabriel Negrão Meloni
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/00800-3 - Imagem funcional em escala nanométrica de interfaces biológicas
• Beneficiário: Gabriel Negrão Meloni
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• 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: 23/00246-1 - Dispositivos miniaturizados visando à produção em larga escala: fabricação, caracterização e aplicações in-situ
• Beneficiário: Mauro Bertotti
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 22/11346-4 - Sistemas microfluídicos impressos em 3D para aplicações analíticas biológicas
• Beneficiário: Lauro Antonio Pradela Filho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado