Estudio de la reusabilidad y reciclabilidad de dispositivos 3D recubiertos con resinas para la extracción selectiva de venlafaxina y su principal metabolito

Abstract

[spa] En los últimos años, el interés por la impresión en 3D ha aumentado en distintos campos como en la química analítica. Entre sus ventajas se encuentran la creación rápida de prototipos, la reducción de los tiempos de fabricación y la utilización de una amplia variedad de materiales. Entre las tecnologías de impresión 3D, el modelado por deposición fundida (FDM) destaca por su simplicidad, bajo costo y la posibilidad de trabajar con diversos polímeros. Sin embargo, la impresión 3D también genera una cantidad significativa de residuos. La cantidad de filamento desechados debido a fallas de impresión, piezas rotas, reemplazos y estructuras de soporte descartadas contribuyen a aumentar el problema de los residuos plásticos. Por este motivo, este estudio propone la reutilización y el reciclaje de dispositivos 3D recubiertos con resina de extracción en fase sólida para la extracción selectiva de antidepresivos de muestras acuosas. Para ello se diseñó e imprimió un dispositivo 3D utilizando ácido poliláctico virgen (PLA) y se recubrió con resina C18 impregnada con una disolución de fluoruro de polivinilideno (PVDF) y dimetilformamida (DMF) al 7,5%. Como modelo, el dispositivo 3D recubierto se usó para la extracción de Venlafaxina (VEN) y su principal metabolito, la O-Desmetilvenlafaxina (ODV). Para la determinación de las eficiencias de extracción se empleó HPLC-DAD para cuantificar las concentraciones de VEN y ODV. Con el fin de evaluar la calidad de la impregnación de los dispositivos 3D, se obtuvieron fotografías con un microscopio electrónico de barrido (SEM). Se llevaron a cabo ensayos de adición/recuperación de VEN y ODV con dispositivos 3D recubiertos fabricados con PLA virgen y con PLA reciclado, obteniéndose en ambos casos eficiencias de extracción superiores al 90% para VEN y de 60% para ODV. Para estudiar la reusabilidad, se realizaron hasta 4 ciclos de extracción consecutivos con los mismos dispositivos y se observó una disminución de la eficiencia de extracción menor al 10%. Con el fin de estudiar la reciclabilidad, y a pesar de no haber llegado al final de la vida útil de los dispositivos, se procedió al reciclado de los mismos. Para ello, los dispositivos 3D recubiertos utilizados en la extracción en fase sólida, se trituraron y se utilizaron como materia prima para la obtención de un nuevo filamento reciclado, con el cual se imprimieron dispositivos 3D que volvieron a ser recubiertos con la resina de extracción en fase sólida y con los cuales se realizaron extracciones de VEN y ODV. Los porcentajes de extracción con los dispositivos reciclados no presentaron diferencias significativas respecto a los obtenidos con los dispositivos impresos en PLA virgen

[cat] En els darrers anys, l’interés per la impressió 3D ha augmentat en diferents camps com en la química analítica. De entre les seves avantatges es troben la creació ràpida de prototips, la reducción del temps de fabricación i la utilització d’una amplia varietat de materials. Entre les tecnologies d’impressió 3D, el modelatge per deposició fosa (FDM) destaca per la seva simplicitat, baix cost i la possibilitat de fer feina amb diferents polímers. No obstant, la impressió 3D també genera una quantitat significativa de residus. La quantitat de filament rebutjat degut a errors d’impressió, peces rompudes, reemplaçaments i estructures de suport descartades contribueixen en augmentar el problema dels residus plàstics. Per aquest motiu, aquest estudi proposa la reutilització i reciclatge de dispositius 3D recoberts amb resina d’extracció en fase sòlida per a la extracció selectiva d’antidepressius de mostres aquoses. Per això, es va dissenyar i imprimir un dispositiu 3D utilitzant àcid polilàctic verge (PLA) i es va recobrir amb resina C18 impregnada amb una dissolució de fluorur de polivinilidè (PVDF) i dimetilformamida (DMF) al 7,5%. Com a model, el dispositiu 3D recobert es va emplear per a la extracció de Venlavaxina (VEN) i el seu metabolit principal, la O-Desmetilvenlafaxina (ODV). Per a la determinació de les eficiencies d’extracció es va emplear HPLC-DAD per a quantificar les concentracions de VEN i ODV. Amb la finalitat d’evaluar la qualitat de la impregnació dels dispositius 3D, es van obtenir fotografies amb un microscopi electrònic d’escombrada (SEM). Es varen dur a terme assajos d’addició/recuperación de VEN i ODV amb dispositius 3D recoberts fabricats mab PLA verge y amb PLA reciclat, obtinguent en ambdós casos eficiències d’extracció superiors al 90% per a VEN i de 60% per a ODV. Per estudiar la reusabilitat es van realizar fins a 4 cicles d’extracció consecutius amb el smateixos dispositivus i es va observar una disminución de l’eficiència d’extracció menor al 10%. Amb la finalitat d’estudiar la reciclabilitat, i Malgrat no haber arribat al final de la vida útil dels dispositius, se’n va proceder al reciclatge. Per això, els dispositius 3D recoberts utilitzats en l’extracció en fase sòlida, es van triturar i es van emplear com a matèria prima per a la obtención d’un nou filament reciclat, amb el qual es van imprimir dispositius 3D que tornaren a ser recoberts amb la resina d’extracció en fase sòlida i amb els quals es van realitzar les extraccions de VEN y ODV. Els porcentatges d’extracció amb els dispositius reciclats no varen presentar diferències significatives en relació als obtinguts amb els dispositius impresos amb PLA verge

[eng] In recent years, interest in 3D printing has increased in different fields such as analytical chemistry. Its advantages include rapid prototyping, reduced manufacturing times and the use of a wide variety of materials. Among 3D printing technologies, fused deposition modeling (FDM) stands out for its simplicity, low cost, and the possibility of working with various polymers. However, 3D printing also generates a significant amount of waste. The amount of filament discarded due to printing failures, broken parts, replacements and discarded support structures contribute to the plastic waste problem. For this reason, this study proposes the reuse and recycling of 3D devices coated with solid-phase extraction resin for the selective extraction of antidepressants from aqueous samples. To this end, a 3D device was designed and printed using virgin polylactic acid (PLA) and coated with C18 resin impregnated with a solution of polyvinylidene fluoride (PVDF) and 7.5% dimethylformamide (DMF). As a model, the coated 3D device was used for the extraction of Venlafaxine (VEN) and its main metabolite, O-Desmethylvenlafaxine (ODV). To determine the extraction efficiencies, HPLC-DAD was used to quantify the concentrations of VEN and ODV. In order to evaluate the quality of the impregnation of the 3D devices, photographs were obtained with a scanning electron microscope (SEM). Addition/recovery tests of VEN and ODV were carried out with coated 3D devices manufactured with virgin PLA and with recycled PLA, obtaining in both cases extraction efficiencies greater than 90% for VEN and 60% for ODV. To study reusability, up to 4 consecutive extraction cycles were carried out with the same devices and a decrease in extraction efficiency of less than 10% was observed. In order to study recyclability, and despite not having reached the end of the useful life of the devices, they were recycled. To this end, the coated 3D devices used in solid phase extraction were crushed and used as raw material to obtain a new recycled filament, with which 3D devices were printed that were again coated with the extraction resin in solid phase and with which VEN and ODV extractions were carried out. The extraction percentages with the recycled devices did not present significant differences compared to those obtained with the devices printed in virgin PLA