3D打印在早期檢測乳熱方面取得的進展

魔猴君  科技前沿   191天前

牛奶熱，也稱為牛奶熱，是一種常見的代謝性疾病，給農業帶來嚴重的健康和經濟問題。根據一項研究，它主要影響泌乳奶牛，近50%的成年奶牛和25%的初產小母牛受到影響。這種疾病的表現為血液中鈣含量下降，改變肌肉和神經活動等重要功能。除了危及動物健康外，產奶熱還顯著降低產奶量，造成每頭奶牛高達290美元的經濟損失，或者100頭奶牛養殖場的經濟損失約為8,000美元。

迄今為止，診斷產奶熱對于飼養員來說一直是一個挑戰，典型癥狀往往難以識別。然而，由于弗吉尼亞理工大學的一組科學家的努力，這種情況可能很快就會改變。后者利用增材制造技術開發了一種傳感器，能夠在短短十秒內檢測出乳熱癥，從而為農業和動物健康提供可持續的解決方案。

該傳感器設計用于測量牛奶樣品中鈣和磷酸鹽的濃度。它采用樹脂3D打印技術制造，因其靈活性和經濟性而被選中。生產過程依靠逐層打印，然后進行紫外線干燥，在表面形成微觀結構。接下來，使用電子束通過蒸發來施加金涂層。微觀波浪形表面確保了高靈敏度，而傳感器結構集成了三個電極，其中兩個作為工作電極。

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

3D打印傳感器可以輕松集成到擠奶系統中，并能夠快速準確地分析牛奶樣品中的鈣和磷酸鹽水平，從而及早檢測乳熱（照片來源：美國布萊克斯堡弗吉尼亞理工大學動物科學學院）。

與通常昂貴且使用復雜的傳統診斷解決方案不同，3D打印傳感器具有許多優勢，包括成本低廉。該傳感器可以用最少的資源在短短兩個小時內制造出來，并且其使用不需要專業知識。

它還有助于監測奶牛健康狀況，從而實現快速、準確的現場診斷，從而有助于促進可持續農業。此外，可以最大限度地減少經濟損失，并且傳感器還提供了擴展的可能性，例如測量牛奶樣品中的不同生物標記物以檢測其他動物疾病。

編譯整理：3dnatives