Плесень за решёткой: российские учёные создали сенсор для обнаружения опасных веществ в продуктах
Российские учёные создали сенсор для обнаружения опасных веществ в продуктах
- Gettyimages.ru
- © Tom Hoenig
Российские специалисты в области наноэлектроники создали действующий прототип сенсора для определения наличия в продуктах питания плесени и токсинов, которые она выделяет. Результаты работы опубликованы в журнале Toxins. Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда.
- Прототип сенсора на основе графена
- © Иван Бобринецкий
Опасные вещества, вырабатываемые плесневыми грибами, называются охратоксинами. Один из таких токсинов — охратоксин А — не разрушается даже при нагревании или химической обработке, при этом встречается повсеместно — в злаках, фруктах, в сырье для изготовления вина, пива и кофе. Российские исследователи решили найти эффективный способ предотвратить попадание токсичных заплесневелых продуктов на полки магазинов и на обеденный стол.
«Цель нашего исследования — создание быстрого, простого и дешёвого сенсора для определения охратоксина А в продуктах в домашних условиях... Один вид плесневого грибка может производить несколько типов токсинов. И в будущем желательно уметь определять все вещества сразу одним сенсором. Технология изготовления на основе графена как раз позволяет достичь этого», — рассказал руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Московского института электронной техники Иван Бобринецкий.
В качестве основы для создания прототипа сенсора плесени и её токсинов исследователи использовали изменённый углерод — графен. Специалисты прикрепили к решётке графена модифицированные последовательности ДНК, избирательно связывающие только молекулы охратоксина. Далее через получившееся устройство пустили ток. При контакте с охратоксином напряжение менялось — так учёные смогли определить концентрацию вредного вещества.
- Схема работы сенсора на основе графена. Сенсор (в центре) связывается с молекулой охратоксина А (слева). По изменению сопротивления (справа) можно определить концентрацию токсина
- © Nekrasov et al. / Toxins, 2019
Сенсор работает с большой точностью — учёным удалось определить наличие охратоксина от 4 пикограмм на миллилитр, что почти в тысячу раз меньше максимально допустимого содержания этого вещества в продуктах питания. Также новый сенсор смог распознать токсин, который в качестве эксперимента был искусственно добавлен в красное вино.
«Избирательность оказалась выше почти в 100 раз, чем у других известных графеновых сенсоров. Также наш сенсор является многоразовым. Мы показали возможность восстановления: мы можем промыть его и продолжить измерения», — подытожил Бобринецкий.
В дальнейшем авторы планируют заняться проблемой определения токсинов бактерий в пресной воде. Они также изучают возможность разработки комплексных сенсоров для одновременного определения большого количества разных веществ.