Multi-walled carbon nanotubes/carbon black/rPLA for high-performance conductive additive manufacturing filament and the simultaneous detection of acetaminophen and phenylephrine

Autor(es)

Crapnell, Robert D. ; Arantes, Iana V. S. ; Camargo, Jessica R. ; Bernalte, Elena ; Whittingham, Matthew J. ; Janegitz, Bruno C. ; Paixao, Thiago R. L. C. ; Banks, Craig E.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Microchimica Acta; v. 191, n. 2, p. 12-pg., 2024-02-01.

Resumo

The combination of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and carbon black (CB) is presented to produce a high-performance electrically conductive recycled additive manufacturing filament. The filament and subsequent additively manufactured electrodes were characterised by TGA, XPS, Raman, and SEM and showed excellent low-temperature flexibility. The MWCNT/CB filament exhibited an improved electrochemical performance compared to an identical in-house produced bespoke filament using only CB. A heterogeneous electrochemical rate constant, k(obs)(0) of 1.71 (+/- 0.19) x 10(-3) cm s(-1) was obtained, showing an almost six times improvement over the commonly used commercial conductive CB/PLA. The filament was successfully tested for the simultaneous determination of acetaminophen and phenylephrine, producing linear ranges of 5-60 and 5-200 mu M, sensitivities of 0.05 mu A mu M-1 and 0.14 mu A mu M-1, and limits of detection of 0.04 mu M and 0.38 mu M, respectively. A print-at-home device is presented where a removable lid comprised of rPLA can be placed onto a drinking vessel and the working, counter, and reference components made from our bespoke MWCNT/CB filament. The print-at-home device was successfully used to determine both compounds within real pharmaceutical products, with recoveries between 87 and 120% over a range of three real samples. This work paves the way for fabricating new highly conductive filaments using a combination of carbon materials with different morphologies and physicochemical properties and their application to produce additively manufactured electrodes with greatly improved electrochemical performance. (AU)

• Processo FAPESP: 23/00321-3 - Eletrodos de carbono serigrafados para detecção de compostos clínicos e farmacêuticos
• Beneficiário: Jéssica Rocha Camargo
• 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: 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: 19/23177-0 - Desenvolvimento de dispositivos descartáveis com tintas condutoras e substratos de baixo custo para o biossensoriamento de disfunções hormonais e detecção de Malária
• Beneficiário: Jéssica Rocha Camargo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• 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: 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