Reciclagem de resíduos eletrônicos em nanoesqueletos heterogêneos de CuₓO para detecção de glicose de alto desempenho

À medida que o uso de dispositivos eletrônicos continua a aumentar, o gerenciamento de lixo eletrônico (e-waste) se tornou uma questão crítica. Os métodos de reciclagem de placas de circuito impresso (PCB) são geralmente classificados em abordagens físicas e químicas.

A reciclagem física envolve desmontagem e separação mecânica, enquanto a reciclagem química depende de hidrometalurgia ou pirometalurgia. No entanto, esses métodos são caros e frequentemente causam poluição. A tecnologia a laser oferece uma abordagem nova, ecologicamente correta e eficiente para recuperar metais de PCBs.

O monitoramento não invasivo da glicose é crucial para o controle do diabetes. O suor contém glicose e outros biomarcadores, e detectar a concentração de glicose no suor usando sensores eletroquímicos se tornou um foco de pesquisa. Entre estes, os sensores não enzimáticos de glicose estão ganhando atenção devido ao seu baixo custo e estabilidade.

Óxido de cobre (Cu_xO) é um material ideal para fabricar sensores de glicose não enzimáticos devido à sua biocompatibilidade e alta sensibilidade à glicose. Os métodos tradicionais para preparar eletrodos de óxido de cobre são frequentemente complexos, demorados e requerem produtos químicos perigosos. Em contraste, os processos induzidos por laser fornecem uma abordagem mais ecológica, rápida e escalável para fabricar eletrodos à base de cobre.

Para enfrentar os desafios duplos do lixo eletrônico e do diabetes, Guijun Li e colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong propuseram um método de transferência induzida por laser que reaproveita o cobre do lixo eletrônico para fabricar eletrodos portáteis de sensores de glicose. Eles empregaram uma técnica de transferência induzida por laser rápida, de baixo custo, ecologicamente correta e escalável para preparar h-Cu_xEletrodos O de PCBs descartados.

A pesquisa foi publicada na revista Letras Nano-Micro.

Antes da etapa de transferência a laser, o revestimento protetor na superfície do PCB foi removido usando ablação a laser. A transferência reversa induzida por laser (LIBT) foi então usada para transferir cobre do PCB para um substrato de vidro, seguida pela transferência direta induzida por laser (LIFT) para depositar o cobre em um substrato de tecido de carbono. Usando esse método de transferência a laser, a equipe desenvolveu um sistema automatizado para produção contínua de eletrodos uma vez que os parâmetros de processamento a laser foram definidos.

O desempenho do h-Cu_xOs eletrodos de O foram comparados aos eletrodos comerciais de Cu₂Nanopartículas de O e CuO como eletrodos de detecção de glicose. Após ativação eletroquímica, o h-Cu_xO eletrodo O-EA apresentou a maior sensibilidade entre todos os eletrodos testados, atingindo 9,893 mA mM^-1 cm^-2 (R²=0,996) com um limite de detecção de 0,34 μM.

O h-Cu_xO eletrodo O-EA também exibiu excelentes propriedades anti-interferência. Quando testado para detecção de glicose em suor artificial, o eletrodo h-CuₓO-EA reteve quase 100% de sua resposta atual após oito semanas, indicando excelente estabilidade a longo prazo.

Além disso, Li e colegas desenvolveram uma estação de trabalho eletroquímica em miniatura capaz de transmitir dados em tempo real sem fio para um smartphone via Bluetooth. As curvas eletroquímicas obtidas do sistema em miniatura foram consistentes com aquelas medidas por uma estação de trabalho eletroquímica PARSTAT, confirmando a confiabilidade do sistema.

A resposta de corrente do eletrodo h-CuₓO-EA a diferentes concentrações de glicose, medida com a estação de trabalho em miniatura, mostrou que concentrações mais altas de glicose produziram respostas de corrente mais altas. A curva de ajuste demonstrou uma relação proporcional entre a resposta de corrente e a concentração de glicose, com uma sensibilidade de 61,67 μA mol^-1.

Testes com suor artificial contendo cinco concentrações diferentes de glicose revelaram que os valores calculados correspondiam muito bem às concentrações reais. O dispositivo de detecção de glicose foi miniaturizado para aumentar a portabilidade e a escalabilidade, tornando-o mais adequado para integração na vida cotidiana.