Vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií CATRIN Univerzity Palackého jako první na světě vytiskli v běžné inkoustové tiskárně s pomocí vlastnoručně vyrobeného grafenového inkoustu univerzální elektrodu pro nejrůznější senzory. Ty mohou například zjistit přítomnost bakterií v těle nebo například těžkých kovů ve vodě. Elektroda má stejný výkon a citlivost jako komerčně využívané produkty, díky zvolené technologii je ale výrazně levnější a dostupnější, sdělili dnes ČTK zástupci CATRIN.
Elektrochemické biosenzory jsou využitelné v medicíně, pro sledování kvality potravin, pitné vody nebo ovzduší. Jejich klíčovou součástí jsou elektrody, pro jejichž výrobu se ukázaly jako velmi vhodné materiály právě na bázi grafenu. Základem úspěchu olomouckých vědců byla příprava grafenového inkoustu s potřebnými vlastnostmi.
Podle Martina-Alexe Nalepy, který se na výzkumu podílel, najít inkousty vhodné pro tisk nebylo snadné. Musí totiž splňovat řadu vlastností klíčových pro tento typ tisku, jako je velikost částic v inkoustu či jeho viskozita. "My jsme tuto kombinaci našli a grafenový inkoust vyrobili. Díky tomu jsme vytiskli elektrodu, která je univerzální a je potřebného tvaru. V jakékoliv elektrochemické laboratoři si ji dokáží zapojit a měřit s ní," uvedla Nalepa.
Jde přitom o levnou technologii, protože na rozdíl od stávajících postupů je díky inkoustovému tisku na tvorbu elektrody potřeba velmi malé množství materiálu. "Komerční metody používají řádově miligramy materiálu a elektrody stojí minimálně několik desítek korun. My potřebujeme materiálu zhruba tisíckrát méně, tedy řádově mikrogramy. Náklady na materiál pro jednu elektrodu jsme vypočítali asi na dvě koruny. Výkon je srovnatelný s komerčně využívanými senzory, které jsou připravované jinými metodami, ale výroba je velmi přesná a snadná. Navíc jsme mysleli i na životní prostředí, a proto jsme zvolili jako rozpouštědlo inkoustu obyčejnou vodu," doplnil další z autorů David Panáček.
Výzkum odborníků z CATRIN v této oblasti nekončí, zaměřit se chtějí na různé typy inkoustů pro konkrétní aplikace funkcionalizací grafenu, tedy připojením specifické molekuly, jež bude sledované látky vychytávat. Využití je přitom široké, od detekce mikrobů, antibiotik, pesticidů, markerů některých nemocí až po škodliviny v životním prostředí.
"Vize je taková, že zákazník si koupí funkcionalizovaný inkoust, dá si ho do vlastní tiskárny a senzor si vytiskne doma nebo v kanceláři. Vytištěnou elektrodu dnes může připojit i k mobilnímu telefonu a měřit," doplnil Panáček. "Tento systém by zajistil nezávislost a také významně rozšířil spektrum testů. Těch se zatím v lékárnách, až na pár výjimek nedostává, a lidé musí podstupovat po doporučení lékařem vyšetření na specializovaných pracovištích, která jsou navíc poměrně drahá," dodal vědec.
Připravit postup pro výrobu grafenového inkoustu pro tisk stabilních, citlivých a selektivních elektrod biosenzorů a ověřit je v laboratorních podmínkách je cílem prestižního grantu Evropské výzkumné rady (ERC) v kategorii Proof of Concept, který loni obdržel vedoucí týmu Michal Otyepka. Podle něj již vědci jednají s možnými zájemci o komercializaci.
