作者：Nature杂志的Helen Shen，网址：Nature
研究人员展示了一种控制化学反应的新颖方法：借助三维 (3D) 打印机和通常用于浴室的硅基密封胶，将反应容器作为实验本身的组成部分。这项研究结果于4月15日发表在《自然化学》杂志上，有望为新一代定制实验室器皿打开大门，以满足个别研究人员的需求。
由苏格兰格拉斯哥大学的化学家勒罗伊·克罗宁领导的研究人员利用3D打印技术（一种计算机引导的逐层构建固体物体的过程），用速干浴室密封胶浇铸了各种反应容器。其中一个容器使用掺有催化剂的“墨水”打印而成，使容器壁能够驱动化学反应。另一个容器包含内置电极，电极由印有导电碳基添加剂的细长聚合物条制成。这些条带携带电流，刺激容器内发生电化学反应。
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克罗宁说：“在过去的200年里，化学反应都是在固定的、被动的反应器中进行的。”他指的是大多数化学实验室的标准配置——传统的玻璃烧瓶和其他容器。“这种情况刚刚改变了。”
研究小组使用这种新型实验室器皿（他们称之为“反应器皿”）合成了三种新型化合物：两种无机固体和一种有机液体。
研究人员还打印了定制的容器，容器上带有孔和槽，可以添加额外的硬件，例如玻璃观察窗、光纤电缆或用于监测和控制化学反应的电极。集成的光纤帮助研究人员分析容器内溶液颜色的变化，而无需倾析产物。
在每个实验中，科学家们都用针刺穿反应容器，并将来自不同孔的试剂吸入混合室。由浴室密封胶制成的容器在使用后会在穿刺部位周围自动重新密封。研究人员还切开了一些他们制作的容器，以回收固体反应产物，然后将两半粘合在一起用于后续实验。
克罗宁表示，用于这项工作的3D打印机成本为2000美元，浴室密封胶在五金店即可买到。他和他的同事使用免费的开源软件设计了容器并控制了打印机。克罗宁说，该系统将使科学家能够以以前可能不经济的方式测试化学过程，例如仅生产少量特定药物的片剂。
令人沮丧的成果
这个想法 возникло 在克罗宁使用微流控装置以受控模式将试剂从一个反应室转移到另一个反应室时产生的。克罗宁发现他正在使用的设备难以修改，于是与研究报告的共同作者、Uformia公司的联合创始人图尔利夫·维尔布兰特合作。Uformia公司位于挪威弗鲁弗拉滕，生产用于3D打印的建模软件。克罗宁意识到这项技术可以快速生产可重新配置的实验室器皿，包括化学增强容器。
加利福尼亚州斯坦福大学的有机化学家鲍哲楠说：“许多化学家会思考他们可以用这种非常便宜且用途广泛的系统做什么。”鲍哲楠看到了这项技术在加速实验设计和故障排除方面的潜力。研究人员无需逐个测试不同的反应条件，而是可以将微小的、定制打印的实验室器皿与监测器集成，以并行测试多种条件，且只需少量试剂。
伊利诺伊州埃文斯顿市西北大学的物理化学家巴托斯·格齐博夫斯基表示，鉴于许多标准反应中使用的玻璃器皿成本已经很低，研究界可能需要一段时间才能意识到这种新型实验室器皿的潜力。但是，他指出，“化学不仅是反应，也是实现反应的技术。作为一个学科，我们应该更加开放。”格齐博夫斯基表示，人道主义或军事任务也可以使用该系统打印用于便携式药物合成的临时实验室设备。
在遥远的未来，克罗宁设想研究人员，甚至可能是普通消费者，都可以下载类似于智能手机应用程序的3D打印程序。此类应用程序可能会指示打印机创建一个内置预编程和完全测试过的化学反应的容器。
鲍哲楠指出，所使用的聚合物不适用于所有化学反应或高温下使用。克罗宁说，该团队正在测试不同的墨水材料，以 выяснить 它们是否比浴室密封胶更耐热和耐腐蚀条件。“它不如钢铁或玻璃坚固，但我认为你获得的灵活性是一项颠覆性变革，”克罗宁说。
本文经Nature杂志许可转载。该文章于2012年4月16日首次发表。