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國外研究人員研發(fā)石墨烯生物傳感器監(jiān)控食品的新鮮度和安全性

  • 發(fā)布時(shí)間2020-07-24 12:14
  • 發(fā)布人金彩集團(tuán)
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6月29日消息,據(jù)外媒報(bào)道,國外研究人員將他們新的打印傳感器浸入金槍魚肉湯中,觀察讀數(shù)。結(jié)果證明,用高分辨率的氣溶膠噴射打印機(jī)在柔性聚合物膜上打印并經(jīng)過調(diào)整以測試組胺、變應(yīng)原和變質(zhì)的魚和肉的指示劑的傳感器,可以檢測到百萬分之3.41的組胺。

圖片 1.png

美國食品和藥物管理局(US Food and Drug Administration)已將魚類中的組胺標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為百萬分之50,使傳感器的靈敏度足以跟蹤食品的新鮮度和安全性。

使傳感器技術(shù)成為可能的是石墨烯,這是一種碳蜂窩,只是一個(gè)原子厚的超級材料,并且以強(qiáng)度、導(dǎo)電性、柔韌性和生物相容性著稱。使石墨烯在一次性食品安全傳感器上實(shí)用是一種低成本的氣溶膠噴射印刷技術(shù),其精確度足以創(chuàng)建電化學(xué)傳感器檢測小分子(例如組胺)所需的高分辨率電極。

荷華州立大學(xué)機(jī)械工程學(xué)副教授、該研究項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人之一喬納森·克勞森說:“這一高分辨率至關(guān)重要,一般來說,我們越靠近這些電極指,這些生物傳感器的靈敏度就越高?!?/span>

 克勞森和其他項(xiàng)目負(fù)責(zé)人-愛荷華州立大學(xué)機(jī)械工程副教授卡門·戈麥斯(Carmen Gomes)、美國伊利諾伊州埃文斯頓市西北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)教授Walter P. Murphy和Mark Hersam最近在《2-D Materials》雜志在線發(fā)表的一篇論文中報(bào)道了他們的傳感器發(fā)現(xiàn)。美國國家科學(xué)基金會、美國農(nóng)業(yè)部、空軍研究實(shí)驗(yàn)室和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院均對該項(xiàng)目提供了支持。

該論文描述了如何將石墨烯電極以氣溶膠方式印刷在柔性聚合物上,然后通過將組胺抗體與石墨烯化學(xué)結(jié)合而轉(zhuǎn)變?yōu)榻M胺傳感器。

Gomes說,組胺會阻止電子轉(zhuǎn)移并增加電阻,電阻的變化可以由傳感器測量和記錄。這種組胺傳感器不僅適用于魚類,因?yàn)槭澄镏械募?xì)菌會產(chǎn)生組胺,因此,它可以很好地表明食物的保質(zhì)期?!?/span>

研究人員認(rèn)為,該概念也可以檢測其他種類的分子。他們在文章中寫道:“除了這里介紹的組胺案例研究之外,(氣溶膠噴射印刷)和功能化過程可能還可以推廣到各種傳感應(yīng)用,包括環(huán)境毒素檢測、食源性病原體檢測、可穿戴健康監(jiān)測和健康診斷?!?/span>

研究人員寫道,例如,通過切換與打印傳感器相連的抗體,它們可以檢測沙門氏菌、癌癥或禽流感等動(dòng)物疾病。

克勞森(Claussen)、赫爾薩姆(Hersam)和其他合作者(請參見側(cè)欄)通過修改氣溶膠噴射印刷的傳感器以檢測細(xì)胞因子或炎癥標(biāo)記物,證明了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。ACS Applied Materials&Interfaces最近發(fā)表的一篇論文中報(bào)道了這些傳感器,它們可以監(jiān)測牛的免疫系統(tǒng)功能,并在早期檢測出致命的和傳染性的副結(jié)核病。

從事印刷石墨烯研究已有多年的克勞森說,這些傳感器的另一個(gè)特點(diǎn)是使其非常有用:它們不需要花費(fèi)很多錢,并且可以擴(kuò)大規(guī)模以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

克勞森(Claussen)和戈麥斯(Gomes)對食品行業(yè)以及食品安全測試有一定的了解??藙谏–laussen)是納米科技公司(NanoSpy Inc.)的首席科學(xué)官,戈麥斯(Gomes)是愛荷華州立大學(xué)研究園的一家新興公司,向食品加工公司出售生物傳感器,是一家新興公司。

他們說,該公司正在獲得這項(xiàng)新的組胺和細(xì)胞因子傳感器技術(shù)的許可,畢竟,這是他們在商用傳感器中尋找的東西,這是一個(gè)廉價(jià)、可擴(kuò)展的生物傳感器平臺。