3D打印在早期檢測(cè)乳熱方面取得的進(jìn)展

魔猴君  科技前沿   57天前

牛奶熱，也稱為牛奶熱，是一種常見(jiàn)的代謝性疾病，給農(nóng)業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的健康和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。根據(jù)一項(xiàng)研究，它主要影響泌乳奶牛，近50%的成年奶牛和25%的初產(chǎn)小母牛受到影響。這種疾病的表現(xiàn)為血液中鈣含量下降，改變肌肉和神經(jīng)活動(dòng)等重要功能。除了危及動(dòng)物健康外，產(chǎn)奶熱還顯著降低產(chǎn)奶量，造成每頭奶牛高達(dá)290美元的經(jīng)濟(jì)損失，或者100頭奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)損失約為8,000美元。

迄今為止，診斷產(chǎn)奶熱對(duì)于飼養(yǎng)員來(lái)說(shuō)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，典型癥狀往往難以識(shí)別。然而，由于弗吉尼亞理工大學(xué)的一組科學(xué)家的努力，這種情況可能很快就會(huì)改變。后者利用增材制造技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種傳感器，能夠在短短十秒內(nèi)檢測(cè)出乳熱癥，從而為農(nóng)業(yè)和動(dòng)物健康提供可持續(xù)的解決方案。

該傳感器設(shè)計(jì)用于測(cè)量牛奶樣品中鈣和磷酸鹽的濃度。它采用樹(shù)脂3D打印技術(shù)制造，因其靈活性和經(jīng)濟(jì)性而被選中。生產(chǎn)過(guò)程依靠逐層打印，然后進(jìn)行紫外線干燥，在表面形成微觀結(jié)構(gòu)。接下來(lái)，使用電子束通過(guò)蒸發(fā)來(lái)施加金涂層。微觀波浪形表面確保了高靈敏度，而傳感器結(jié)構(gòu)集成了三個(gè)電極，其中兩個(gè)作為工作電極。

電極覆蓋有專門針對(duì)鈣和磷酸鹽的離子選擇性膜。傳感器必須能夠檢測(cè)阿摩爾級(jí)的離子濃度，即鈣離子濃度為138 aM。這有助于在出現(xiàn)更嚴(yán)重的癥狀之前識(shí)別輕微的乳熱癥狀。

3D打印傳感器可以輕松集成到擠奶系統(tǒng)中，并能夠快速準(zhǔn)確地分析牛奶樣品中的鈣和磷酸鹽水平，從而及早檢測(cè)乳熱（照片來(lái)源：美國(guó)布萊克斯堡弗吉尼亞理工大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院）。

與通常昂貴且使用復(fù)雜的傳統(tǒng)診斷解決方案不同，3D打印傳感器具有許多優(yōu)勢(shì)，包括成本低廉。該傳感器可以用最少的資源在短短兩個(gè)小時(shí)內(nèi)制造出來(lái)，并且其使用不需要專業(yè)知識(shí)。

它還有助于監(jiān)測(cè)奶牛健康狀況，從而實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)診斷，從而有助于促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)。此外，可以最大限度地減少經(jīng)濟(jì)損失，并且傳感器還提供了擴(kuò)展的可能性，例如測(cè)量牛奶樣品中的不同生物標(biāo)記物以檢測(cè)其他動(dòng)物疾病。

編譯整理：3dnatives