《Talanta》：3D Printing in Analytical Sample Preparation: A Critical Review of Emerging Tools, Advantages, and Challenges
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3D打印技术通过定制化、低成本和功能化样品制备装置，显著提升分析化学的准确性和效率，同时推动环保制造。
哈迪塞·雷扎伊（Hadiseh Rezaei）| 阿米尔·阿巴斯·马廷（Amir Abbas Matin）| 穆斯塔法·索伊拉克（Mustafa Soylak）
伊朗大不里士阿塞拜疆沙希德马达尼大学（Azarbaijan Shahid Madani University）基础科学学院化学系
摘要
样品制备是分析化学中的关键步骤，它直接影响分析方法的准确性、灵敏度和效率。利用新兴和现代技术来优化和改进各种分析样品制备方法是众多科研人员在各个科学领域关注的重点。与此同时，三维（3D）打印技术的最新进展使得定制化、低成本且功能性的样品制备设备得以快速制造，为研究和工业实验室开发专用化及优化的工具铺平了道路。3D打印技术能够将数字设计与实际应用有效结合，从而创造出新型的纤维、吸附剂和提取工具，实现了样品制备工具的个性化设计。这种先进制造技术与分析科学之间的协同作用为更快地开发分析方法以及更便捷地获取分析结果开辟了新的前景。最终，这些进步提高了分析过程的准确性、速度和重复性，使得更复杂和多样化的实验成为可能。除了提升运营效率外，这些技术还通过减少材料浪费和实现按需制造来促进环境可持续性。本文全面探讨了3D打印在分析样品制备领域的应用，重点关注新兴创新。通过总结最新进展并识别现有研究空白，旨在为未来将3D打印作为分析化学样品制备方法变革性工具的应用提供指导。
章节摘录
引言
在分析化学中获得可靠且可重复的结果基于精心且科学的样品制备[1]。尽管直接分析是获取样品信息的最简单方法，但这种方法存在诸多困难。实际样品很少以理想的无干扰状态呈现。通常，待分析的样品包含由盐类、蛋白质等多种化合物组成的复杂基质。
文献搜索方法
本文采用的文献搜索方法旨在确保对3D打印技术在样品制备应用方面的已发表研究进行全面、透明和可重复的评估。搜索策略遵循了预先定义的文献纳入和排除标准（见表1）。文献搜索使用了Web of Science、Scopus和Google Scholar数据库，并通过关键词进行系统搜索。分析化学中3D打印技术的分类概述
从数字文件（CAD）逐层构建物体的过程被称为增材制造。从3D打印机最初的概念提出至今，我们已经见证了多种3D打印设备的发展[16]。这项技术的独特性质吸引了分析化学领域及其他科学领域的研究人员。3D打印技术的多样性——每种技术都基于不同的工作原理和材料——为其应用提供了广泛的可能性。应用介绍
迄今为止，已经开发了许多用于分析复杂基质样品的提取方法。在这些方法中，根据所需设施和工具的不同，3D打印技术得到了广泛应用。从提取卡盒和吸附剂到微流控设备，3D打印技术为分析化学提供了有力支持。在所有应用中，人们都在努力克服传统方法的局限性。下文将介绍一些提取方法及其最新进展。4D打印（4DP）
4D打印是一种改进和发展中的3D打印技术。该技术能够制造出智能结构，这些结构除了具有三维形状外，还能根据温度、pH值、磁场或光线等外部刺激改变其结构或功能。这些特性使得4D打印成为样品制备领域极具价值的工具[87]。因此，在表2中，我们根据材料对刺激的反应类型对其进行了分类，为实际应用提供了指导。多材料与功能型3D打印的进展
虽然单材料打印受限于特定的物理或化学性质，但多材料打印（MMP）允许在同一基底上结合多种材料特性。这一能力对分析化学尤为重要。在增材技术领域进行的研究中，材料组合通常属于同一类别（例如聚合物-聚合物）或两个不同类别（例如聚合物-金属）。其中，聚乳酸（PLA）等聚合物的应用尤为显著。未来展望与研究方向
综合考虑现有研究，建议未来的研究应致力于开发低功耗打印技术，并使用环保材料；增加新型智能聚合物在分析工具中的应用；通过复合配方提高可降解聚合物的化学耐久性；利用MMP技术和表面封装技术改进传统聚合物在3D打印行业的性能。结论
近年来，3D打印技术在分析化学中的应用彻底改变了样品制备方法及相关分析工具的面貌。本文综述了3D打印在分析样品制备中的创新应用，批判性地分析了传统提取方法面临的挑战以及3D打印技术在克服这些挑战方面的优势，并重点介绍了相关研究。尽管已取得诸多进展，但仍需进一步努力。作者贡献声明
穆斯塔法·索伊拉克（Mustafa Soylak）：撰写——审稿与编辑、验证、监督、概念构思。哈迪塞·雷扎伊（Hadiseh Rezaei）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法论设计、实验研究、概念构思。阿米尔·阿巴斯·马廷（Amir Abbas Matin）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、概念构思利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。致谢
本工作得到了TüB?TAK-2221项目的支持——该项目为访问科学家和休假中的科学家提供资助。作者感谢阿塞拜疆沙希德马达尼大学（Azarbaijan Shahid Madani University）科研与技术部门（资助编号：1404/979）的财政支持。
