Сребърен нано-сензор засича пестициди по плодовете само за 5 минути (снимка: CC0 Public Domain)
Изследователи от Karolinska Institutet в Швеция разработиха малък сензор за откриване на пестициди върху плодовете само за няколко минути. Макар че технологията все още е в ранен етап, учените се надяват, че нано-сензорите могат да помогнат за навременното разкриване на опасните вещества преди консумация.
Техниката използва разпръснати наночастици, направени от сребро, за да увеличи сигнала на химикалите. Учените разчитат на откритие от 70-те години на миналия век, известно като „повърхностно подобрено раманово разсейване“ или SERS – мощна сензорна техника, която може да увеличи диагностичните сигнали на биомолекулите върху метални повърхности с повече от 1 милион пъти.
Технологията е използвана в няколко изследователски области, включително химически анализ и анализ на околната среда, както и за откриване на биомаркери за различни заболявания. Досега обаче високите производствени разходи и ограничената възпроизводимост от партида до партида възпрепятстваха широкото приложение на техниката в диагностиката на безопасността на храните.
В своя експеримент учените са използвали „пламъчно пръскане“ – добре установена и рентабилна техника за нанасяне на метално покритие. Чрез нея се разполагат малки капчици сребърни наночастици върху стъклена повърхност.
„Пламъчното разпръскване може да се използва за бързо производство на равномерни SERS филми на големи площи, премахвайки една от ключовите бариери пред мащабируемостта“, казва Хайпен Ли, докторант и водещ автор на изследването.
След това учените фино настроили разстоянието между отделните сребърни наночастици, за да подобрят тяхната чувствителност. За да тестват способността за откриване на вещества, учените нанесли тънък слой проследяващо багрило върху сензорите и използвали спектрометър, за да разкрият „отпечатъка“ на веществото.
Сензорите надеждно откриват молекулярните сигнали и тяхната производителност остава непокътната при повторно тестване след 2,5 месеца. Постижението подчертава потенциала на технологията за дълготрайно използване и осъществимостта за евентуално широкомащабно производство, според изследователите.
За да тестват практическото приложение на сензорите, изследователите калибрирали системата за откриване на ниски концентрации на паратион-етил – токсичен селскостопански инсектицид, който е забранен или ограничен в повечето страни. Поставили малко количество паратион-етил върху ябълка. После събрали материал от ябълката с памучен тампон, потопен в разтвор за молекулите на пестицида. Разтворът е пуснат върху сензора, който потвърдил наличието на пестицида.
„Нашите сензори могат да открият остатъци от пестициди по повърхностите на ябълката за кратко време – за пет минути, без да унищожават плода“, казва Хайпенг Ли. Резултатите, постигнати от изследователския екип, предстои да бъдат валидирани в по-мащабни проучвания.