Abstrakti
Painotekniikka mahdollistaa mikrofluidisten testien massatuotannon esimerkiksi lääketieteelliseen diagnostiikkaan tai ympäristön seurantaan. Tavallisesti testit koostuvat huokoisesta hydrofiilisesta alustasta, kuten selluloosapaperista, jota on hydrofobisoitu nesteen ohjaamiseksi. Alustaan lisätyt reagenssit ja/tai katalyytit reagoivat näytteen kanssa, antaen tietoa ominaisuuksista esimerkiksi värinmuutoksella tai tuottamalla spektrometrisesti havaittavia yhdisteitä.
Työssä käsitellään analyyttisia testejä varten suunniteltujen pigmenttipäällysteiden pintakemian muokkausta mustesuihkutulostuksella. Pigmenttipäällysteet muodostuvat pienistä sideaineella yhteen liitetyistä mineraalihiukkasista. Pigmenttipäällysteitä käytetään yleisesti painopapereissa, mutta niitä ei ole juurikaan tutkittu analytiikkaa varten. Tarkoitukseen suunnitellut päällysteet tarjoavat hyvin ohuen, pintakemialtaan muokattavan testialustan. Ohuen rakenteen takia testeihin tarvitaan vain pieniä määriä reagensseja ja näytettä.
Mustesuihkutulostuksella pintakemiaa voidaan muokata ja reagensseja annostella ilman painoyksikön ja alustan välistä kosketusta.Tutkitut pigmenttipäällysteet koostuivat funktionalisoidusta kalsiumkarbonaatista ja joukosta lähinnä orgaanisia sideaineita. Nesteen virtausta hallittiin tulostamalla kahta hydrofobisoivaa mustetta. Lisäksi tulostettiin viittä polyelektrolyytti-mustetta, jotka vaikuttivat anionisten ja kationisten yhdisteiden kromatografiseen erottumiseen. Tulostusta arvioitiin tarkoitusta varten suunnitelluilla testikuvioilla. Poly-diallyylidimetyyliammoniumkloridi (polyDADMAC) –pohjaisten musteiden tulostettavuutta analysoitiin polyelektrolyyttipitoisuuden suhteen.
Nestettä ohjattiin tulostetuilla polystyreeni- ja alkyyliketeenidimeeri (AKD) -pohjaisilla musteilla onnistuneesti, joskin päällysteen huokosten peittämiseen tarvittiin suuria määrä hydrofobista ainetta. Polyelektrolyytit vaikuttivat kromatografisiin ominaisuuksiin lisäten vastakkaisesti varattujen molekyylien sekä vähentäen samankaltaisesti varattujen molekyylien erottumista. Erottumiseen vaikutti sekä testimolekyylien konsentraatio, että polyelektrolyyttien määrä, joskin jälkimmäisessä oli havaittavissa saturaatiota. PolyDADMAC-pohjaiset musteet olivat tulostettavissa 10 paino-% asti, mutta polyelektrolyytti-pitoisuuden noustessa korostuivat haihtumisen vaikutukset tulostinpään suuttimien toimintaan.
Työssä osoitetaan, että pigmenttipäällysteet voivat toimia analytiikka-alustoina. Lisätutkimusta tarvitaan kestävämpien päällysteiden ja tehokkaampien painomenetelmien kehittämiseksi. Polyelektrolyyteillä voidaan muokata päällysteiden, ja todennäköisesti muiden alustojen, kromatografisia ominaisuuksia. Tosin uudelleen kostuessaan polyelektrolyytit voivat liueta ja siirtyä virtauksen mukana.
Julkaisun otsikon käännös | Huokoisten päällysteiden pintakemian muokkaus mustesuihkutulostuksella alustoiksi mikrofluidisia analyyttisia sovelluksia varten |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-0604-6 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-0605-3 |
Tila | Julkaistu - 2021 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- mustesuihkutulostus
- funktionaalinen painatus
- funktionaaliset päällysteet
- kapillaarivirtaus
- hydrofobisuus
- mikrofluidinen
- polyelektrolyytit
- kromatografia
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Huokoisten päällysteiden pintakemian muokkaus mustesuihkutulostuksella alustoiksi mikrofluidisia analyyttisia sovelluksia varten'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
Biotalousinfrastruktuuri
Seppälä, J. (Manager)
Kemian tekniikan korkeakouluLaitteistot/tilat: Facility