综述：3D打印传感平台及其在环境监测中的可行性

这篇综述系统评述了3D打印（FDM/VPP等技术）电化学传感器在环境监测（水质/土壤分析）、食品工业及医疗健康领域的应用进展。重点探讨了导电材料（PLA/CB/CNTs）、电极修饰（Ag/TiO2纳米粒子）和检测性能（LOD/线性范围），并展望了该技术在便携式、低成本传感器开发中的潜力。

　　

Abstract

随着工业化进程加速，环境监测需求日益迫切。传统实验室分析方法存在成本高、便携性差等缺陷，而3D打印技术为开发经济型现场检测设备提供了新思路。通过熔融沉积建模（FDM）等工艺，可定制化生产集成工作电极（WE）、对电极（CE）和参比电极（RE）的三电极系统，其中碳负载导电材料（如石墨烯/G、碳纳米管/CNTs）和金属纳米粒子（Ag/Fe₃O₄）修饰显著提升传感器性能。

Introduction

全球城市化带来的水污染问题尤为严峻。3D打印传感器通过现场检测重金属（Pb²⁺/Cd²⁺）和有机污染物，弥补了传统采样分析的滞后性。聚乳酸（PLA）基导电复合材料因其生物相容性和可调导电性（体积电阻率10^-1-10² Ω·cm），成为电极打印的主流选择。

3D-printed sensors in environmental monitoring

近五年研究显示，采用方波阳极溶出伏安法（SWASV）的3D打印传感器对水中铜离子的检测限达0.12 μg/L。通过石墨（Gr）改性电极，土壤中农药残留的回收率可达95%-108%。值得注意的是，实验室自制碳黑（CB）复合材料的导电性优于商业产品，但打印精度仍需优化。

3D-printed sensors in food industry

在食品安全领域，氧化石墨烯（GO）修饰的传感器可同步检测食品中的亚硝酸盐和抗坏血酸，线性范围覆盖0.1-200 μM。多材料打印技术实现了传感器与微流控芯片的一体化制造，为现场快速检测提供可能。

Conclusions and outlooks

当前挑战在于提升传感器在复杂基质中的抗干扰能力。未来方向包括开发可降解打印材料、结合人工智能优化检测算法，以及通过金属有机框架（MOFs）修饰增强选择性。西班牙GENOCOV研究组的跨学科合作模式为技术转化提供了范本。

CRediT authorship contribution statement

研究团队采用"设计-打印-测试"闭环模式，其中第一作者在材料改性方面做出主要贡献，通讯作者则主导了环境应用验证。这种产学研结合的模式值得在电分析化学领域推广。