Avec l'aide de quelques conceptions, quelques grammes de filament plastique et une imprimante 3D, des chercheurs de l'Université d'Helsinki ont conçu un appareil unique pour étudier les réactions chimiques, et amélioré leurs processus expérimentaux.

Cela a commencé comme un projet parallèle. Dr Gianmario Scotti de l'Université d'Helsinki, Finlande, en avait marre de travailler dans la salle blanche à environ 15 km de son laboratoire. Les puces destinées à l'analyse par spectrométrie de masse devaient être préparées en lots plus importants, car il ne servait à rien de passer du temps à s'habiller et à utiliser la salle blanche pour un seul appareil à la fois. Cela signifiait bien sûr attendre que le lot soit prêt avant de pouvoir être utilisé par le groupe de recherche, et le travail n'avançait pas aussi vite qu'on le souhaiterait.

Gianmario Scotti et Markus Haapala, du groupe de recherche voisin, a eu une idée. Peut-être pourraient-ils sauter la phase de salle blanche en concevant un petit récipient jetable qui pourrait être directement connecté à un spectromètre de masse et utilisé pour étudier les réactions ?

"J'avais travaillé avec l'impression 3D d'acier inoxydable, l'impression 3D était donc un choix évident pour la méthode de fabrication. Mais l'impression 3-D de l'acier n'est pas très économique, nous avons donc décidé de rester avec des plastiques, ", dit Gianmario Scotti.

Trouver le bon matériel, cependant, n'était pas une tâche facile. Le matériau devait être tel que les solvants utilisés dans les études de réaction chimique n'en dissoudraient rien. Il devait également être durable et facilement imprimable.

ABS - non. Nylon – non. PLA – certainement non. Le polypropylène semblait une option intéressante mais il était difficile à trouver.

Gianmario Scotti a finalement trouvé quelqu'un en Allemagne qui vendait du polypropylène sur eBay, et acheté quelques rouleaux de filament. Et après seulement quelques phases de développement, les chercheurs ont créé un microréacteur qui peut être utilisé pour l'analyse par spectrométrie de masse.

Après l'impression, la tâche principale était l'analyse réelle des réactions par un spectromètre de masse. C'est là que le travail de Sofia Nilsson et ses innombrables heures passées près du piège à ions ont été inestimables.

"En raccordant un microréacteur à un spectromètre de masse, les réactions peuvent être suivies en temps réel avec une sensibilité et une sélectivité élevées. Grâce à ça, il est possible de détecter des intermédiaires et même des états de transition de réactions, rendant possible la stipulation d'un mécanisme de réaction, c'est sur quoi porte ma recherche, " dit Nilsson.

Le terme "microréacteur" semble compliqué, mais fondamentalement, il ne s'agit que d'un petit récipient avec une barre d'agitation pour mélanger les échantillons chimiques et une aiguille très fine pour pulvériser et ioniser l'échantillon pour l'analyser avec un spectromètre de masse. Afin de placer la barre d'agitation et l'aiguille de nanoélectropulvérisation dans le microréacteur, le processus d'impression doit être interrompu, puis repris.

La barre d'agitation magnétique est tournée en plaçant un ventilateur d'ordinateur ordinaire sous le microréacteur. Le microréacteur lui-même se trouve dans un gabarit en plastique auquel les seringues d'échantillons sont connectées. Le gabarit lui-même est – bien sûr – imprimé en 3D.

L'une des principales nouveautés de ce travail est que la barre d'agitation et la pointe d'ionisation ont été insérées lors de l'impression 3D - l'imprimante serait arrêtée en cours de travail, le barreau d'agitation et la pointe d'ionisation insérés, et l'impression a repris. Par ici, ces éléments sont parfaitement intégrés dans une unité.

Les imprimantes 3D ne sont pas difficiles à trouver, et l'impression d'un microréacteur à la fois prend environ une heure. Le défi était de trouver une plate-forme appropriée sur laquelle le microréacteur pourrait être imprimé. Le plastique imprimé doit coller à la plate-forme, mais pas trop fort. Après quelques essais, erreur et grattage intense, les chercheurs ont découvert que le polypropylène lui-même est le meilleur matériau de plate-forme, mais la température du plastique imprimé doit être soigneusement réglée.