ACS spettrometria di massa per analizzare la superficie di forme 3D irregolari grazie ad un braccio robotico

ACS utilizza il braccio robotico e la spettrometria di massa per analizzare la superficie di forme 3D irregolari

La tecnologia di scansione 3D sta avendo un impatto sempre maggiore su tutti i tipi di campi, dal controllo di qualità e ispezione dei prodotti alla ricerca forense e farmaceutica. Un recente passo avanti lo fanno i ricercatori dell’American Chemical Society che potrebbe  in qualche modo migliorare la tecnica di spettrometria di massa, utilizzando la scansione 3D per rimuovere uno dei suoi principali limiti. Il team ha sviluppato un modo per testare efficacemente superfici e oggetti irregolari, facendo uso della scansione 3D e di un braccio robotico sensibile alla forza, utilizzato in combinazione con una sonda chimica.

La spettrometria di massa è un metodo per identificare i diversi componenti chimici che costituiscono un particolare campione. È utilizzato nella ricerca chimica nei laboratori così come negli screening per i farmaci e nelle analisi delle scene dei crimini. Uno dei problemi con la tecnica è che è difficile da utilizzare su oggetti irregolari o voluminosi, poiché i sistemi automatici richiedono un intervento manuale per tracciare curve e pieghe di superfici che non sono geometricamente regolari, piatte o lisce.

Un gruppo di ricerca guidato da Facundo M. Fernándeza ha sviluppato  uno studio del concetto, che ha dimostrato che una telecamera a infrarossi 3D poteva essere utilizzata per dirigere un braccio robotico. Ciò consente la raccolta di campioni per l’analisi MS della ionizzazione del plasma, ma solo alcuni tipi di molecole potrebbero essere studiate con questo metodo. La loro nuova ricerca ha ampliato lo scopo dello studio, consentendo ulteriori possibilità di campionamento diretto di superfici di oggetti irregolari.

Il metodo è noto come analisi di superficie robotizzata e utilizza uno scanner 3D in combinazione con apparecchiature di robotica e chimica per ottimizzare il processo di spettrometria di massa. Uno scanner laser 3D personalizzato è collegato a un braccio robotico sensibile alla forza. Questo braccio ha 360 gradi di rotazione possibile e 6 giunti diversi per consentire il movimento ed è in grado di attraversare l’intera superficie di un oggetto con velocità e precisione. Lo scanner 3D sul braccio crea gradualmente un’immagine digitale della superficie del campione e questa viene utilizzata come una mappa per dirigere una sonda di campionamento chimica caricata a molla.

Questa sonda fa brevemente contatto con aree specifiche dell’oggetto, raccogliendo tracce di materiale come campione per essere testato. Una volta raccolto il campione, la sonda viene quindi diretta verso un’interfaccia di campionamento, che è accoppiata a uno spettrometro di massa a ionizzazione elettrospray. Questo dispositivo può analizzare un’ampia gamma di campioni e determinarne i costituenti chimici.

In questo modo, i ricercatori sono in grado di utilizzare la tecnologia di scansione 3D per eseguire la spettrometria di massa su una vasta gamma di oggetti irregolari e superfici non planari. Il metodo è stato testato inizialmente sulla superficie di una tazza di caffè in plastica, rilevando tracce di caffeina, oltre a essere utilizzato per individuare le posizioni dei residui di antiparassitari su un piccolo pallone da calcio.

Il successo del processo suggerisce che potrebbe avere molte più applicazioni pratiche nel prossimo futuro. Il grado minimo di intervento umano richiesto non ha precedenti per questo tipo di procedura e la nuova tecnica innovativa potrebbe presto avere un impatto grave nel campo dell’analisi chimica.

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