CD riciclati in biosensori flessibili / CDs upcycled into flexible biosensors

CD riciclati in biosensori flessibili / CDs upcycled into flexible biosensors

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Biosensore flessibile sulla pelle / Flexible biosensor on skin - Matthew Brown

I compact disc Gold stanno ottenendo una seconda vita negli Stati Uniti trasformandoli in biosensori flessibili, economici e facili da produrre.

In  un articolo pubblicato su  Nature Communications, Matthew Brown, PhD '22, ed il professore assistente Ahyeon Koh del  Dipartimento di ingegneria biomedica  della Binghamton University, State University di New York, mostrano come il sottile strato metallico di un CD dorato può essere separato dal rigido di plastica e trasformati in sensori per monitorare l'attività elettrica nel cuore e nei muscoli umani, oltre ai livelli di lattato, glucosio, pH e ossigeno. I sensori possono comunicare con uno smartphone tramite Bluetooth.

Si dice che la fabbricazione venga completata in 20-30 minuti senza rilasciare sostanze chimiche tossiche o richiedere apparecchiature costose e costa circa $ 1,50 per dispositivo. Secondo il documento, "questo approccio sostenibile per l'upcycling dei rifiuti elettronici fornisce un flusso di rifiuti basato sulla ricerca vantaggioso che non richiede strutture di microfabbricazione all'avanguardia, materiali costosi o competenze ingegneristiche di alto livello".

Koh ha preso in considerazione per la prima volta l'idea di convertire i CD in sensori mentre faceva ricerca post-dottorato presso l'Università dell'Illinois.

"Avevo un'idea: forse potremmo raccogliere il materiale critico dal CD e poi riciclarlo ai sistemi di rilevamento", ha detto in una nota. "Ho parlato con Matt della mia idea durante la fase iniziale della sua tesi di ricerca e lui voleva continuare questa ricerca".

Brown ha studiato ricerche precedenti sui biosensori realizzati con CD, ma ha scoperto che tali sensori conservavano una struttura rigida e avevano un numero più limitato di applicazioni.

Il primo passo è rimuovere il rivestimento metallico dalla plastica sottostante utilizzando un processo chimico e nastro adesivo.

"Allentiamo lo strato di metalli dal CD e poi raccogliamo quello strato di metallo con del nastro adesivo, quindi lo staccamo semplicemente", ha detto Koh. "Quel sottile strato viene quindi elaborato e reso flessibile."

Per creare i sensori, i ricercatori di Binghamton hanno utilizzato una taglierina Cricut, una macchina standard utilizzata dagli artigiani. I circuiti flessibili vengono quindi rimossi e incollati su una persona. Con l'aiuto di un'app per smartphone, professionisti medici o pazienti possono ottenere letture e tenere traccia dei progressi nel tempo.

Brown ha idee su come migliorare la tecnologia da CD a sensore.

"Abbiamo usato CD d'oro e vogliamo esplorare i CD a base d'argento, che credo siano più comuni", ha affermato Brown. “Come possiamo riciclare quei tipi di CD con lo stesso tipo di processo? Vogliamo anche vedere se possiamo utilizzare l'incisione laser anziché utilizzare la taglierina basata su tessuto per migliorare ulteriormente la velocità di riciclo".

ENGLISH

Gold compact discs are being given a second life in the US by being turned into flexible biosensors that are inexpensive and easy to manufacture.

In a paper published in Nature Communications, Matthew Brown, PhD ’22, and Assistant Professor Ahyeon Koh from the Department of Biomedical Engineering at Binghamton University, State University of New York, show how a gold CD’s thin metallic layer can be separated from the rigid plastic and turned into sensors to monitor electrical activity in human hearts and muscles, plus lactate, glucose, pH and oxygen levels. The sensors can communicate with a smartphone via Bluetooth.

The fabrication is said to be completed in 20 to 30 minutes without releasing toxic chemicals or needing expensive equipment, and it costs around $1.50 per device. According to the paper, “this sustainable approach for upcycling electronic waste provides an advantageous research-based waste stream that does not require cutting-edge microfabrication facilities, expensive materials or high-calibre engineering skills.”

Koh first considered the idea of converting the CDs into sensors while doing postdoctoral research at the University of Illinois.

“I had an idea: Maybe we could harvest the critical material from the CD and then upcycle to sensing systems,” she said in a statement. “I talked to Matt about my idea during the early stage of his dissertation research, and he wanted to continue this research.”

Brown investigated previous research on biosensors made from CDs, but found that those sensors retained a rigid structure and had a more limited number of applications.

The first step is removing the metallic coating from the plastic beneath using a chemical process and adhesive tape.

“We loosen the layer of metals from the CD and then pick up that metal layer with tape, so we just peel it off,” said Koh. “That thin layer is then processed and flexible.”

To create the sensors, Binghamton researchers used a Cricut cutter, an off-the-shelf machine used by crafters. The flexible circuits are then removed and stuck onto a person. With the help of a smartphone app, medical professionals or patients could get readings and track progress over time.

Brown has ideas about how the CD-to-sensor technology could be improved.

“We used gold CDs, and we want to explore silver-based CDs, which I believe are more common,” said Brown. “How can we upcycle those types of CDs with the same kind of process? We also want to look at if we can utilize laser engraving rather than using the fabric-based cutter to improve the upcycling speed even further.”

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/cds-upcycled-into-flexible-biosensors