赫尔辛基大学开发出加快化学分析的3D打印微反应器

近日，来自芬兰赫尔辛基大学的一组研究人员创建了一个3D打印微反应器装置，以帮助他们更有效地研究化学反应并改进其研究过程。该项目是如何利用3D打印来克服特定挑战的另一个例子。

赫尔辛基大学的科学家Gianmario Scotti博士在距离研究实验室15公里之外的无尘室进行某些化学实验之后，被3D打印所吸引。Scotti与研究员Markus Haapala合作，认为可以通过3D打印创建可容纳化学反应的紧凑型一次性容器，以提供一种完全避开洁净室的方法。Scotti的研究必须使用通过质谱法进行处理的微芯片，这是一种分析技术，可以将化学物质离子化，并根据其质荷比对其进行分类。在3D打印设备之前，研究人员不得不前往无尘室，使用质谱法测试批次的微芯片，这意味着一次生产大批量的更有效微芯片。正如Scotti解释的那样，这种方法花了宝贵的时间，因为研究团队在测试之前不得不等待微芯片批量生产。

通过开发3D打印的一次性微反应器，Scotti和Haapala认为他们可以绕过洁净室，并将3D打印容器连接到质谱仪上，以研究微芯片的化学反应。具有3D打印金属（不锈钢）经验的Scotti认为，使用塑料可以提供更经济的解决方案，特别是当容器是一次性使用时。

最终，研究人员决定使用聚丙烯，一种坚固耐用的材料，不会对正在测试的化学反应产生不利影响。研究团队从德国的供应商订购了聚丙烯长丝，并迅速开发和测试各种微反应器设计。经过几个不同的原型，研究人员开发出了可用于质谱分析的3D打印微反应器。下一步是使用3D打印的容器进行质谱仪分析。为此，研究人员Sofia Nilsson参与其中。“通过将微反应器连接到质谱仪，可以实时跟踪反应，具有高灵敏度和选择性，”她解释说。“由此，可以检测中间体甚至过渡状态的反应，使反应机制的规定成为可能，这是我研究的重点。”

此外，3D打印微反应器由具有搅拌棒的小塑料容器（用于混合化学样品）和细针组成。为了尽可能无缝地并入搅拌棒和纳米电喷针，研究人员必须暂停3D打印过程并在恢复打印之前进行安装。3D打印微反应器如何正常工作？其通过简单地将计算机风扇放置在微反应器下面就能激活磁力搅拌棒，而整个容器由3D打印夹具支撑，3D夹具也附有样品注射器。最终，3D打印设备允许赫尔辛基大学的研究人员使用质谱法更有效地测试他们的微芯片。

该项目的研究结果发表在最近的“反应化学与工程杂志”上，题目是“用于通过质谱在线反应分析的微型3D打印聚丙烯反应器”。