Руски учени са създали прототип на сензор на основата на графен, който може точно и бързо да определи съдържанието на охратоксин А. Някои гъбички от плесени, които могат да живеят върху храната, произвеждат това опасно вещество. Развитието на учените ще помогне да се определят нарушенията в производството на храни в реално време. Резултатите са публикувани в списание Toxins . Изследвания, подкрепени с безвъзмездна помощ от Руската научна фондация.
„Целта на нашето проучване е да създадем бърз, прост и евтин сензор за откриване на охратоксин А в продукти у дома“, казва ръководителят на проекта Иван Бобринецки, доктор на техническите науки, водещ изследовател в Московския институт по електронни технологии. – Също така, един вид мухъл може да произведе няколко вида токсини. И в бъдеще е желателно да можете да определите всички вещества наведнъж с един сензор. Технологията на производство, базирана на графен, просто ни позволява да постигнем това “.
Гъбичките от плесени са повсеместни. Огромните им колонии растат на топли, влажни места върху хранителни среди, включително храна. В този случай мухълът може да отделя токсични за бозайниците вещества. Много от тези токсини причиняват кожни заболявания, респираторни заболявания, а също така могат да имат отрицателен ефект върху нервната система, черния дроб и бъбреците. Например се предполага, че една от причините за балканската бъбречна нефропатия (особена форма на бъбречна недостатъчност) е отравяне с охратоксин А. Също така международната агенция за изследване на рака нарече охратоксин А възможен канцероген за хората.
Охратоксините са вещества, произведени от плесени от рода Aspergillus и Penicillium.
Те могат да бъдат намерени в различни зърнени храни и плодове, както и в суровини за приготвяне на вино, бира и кафе. До 40% от тези продукти съдържат охратоксин А в различни концентрации. Проблемът е, че нагряването или химическата обработка не могат да го унищожат. Следователно единственият начин да се предотврати достигането на продукти от охратоксин до рафтовете на магазините и трапезната маса е да се определи присъствието му на етапа на производство.
Графенът е една от формите на въглерода, която представлява решетка с шестоъгълни клетки. Това вещество има уникални свойства, например максималната подвижност на носителите на заряда сред всички известни вещества с минимална дебелина. Електрическата проводимост на графена обаче може да се промени с движението на зарядите в близост до повърхността му. Така можете да увеличите чувствителността на графена към определени молекули. За да направите това, протеини или ДНК, способни да улавят желаните молекули, се прикрепят към графеновата решетка с помощта на химично омрежване. Авторите са използвали къси модифицирани последователности на ДНК, които селективно свързват само молекули охратоксин А.
Изследването използва принципа на транзистора с полев ефект. С други думи, графен е вграден в жицата, през която протича електрически ток. Към графена се прилага и електрически ток, който се променя, когато токсинът се свързва. Това води до промяна на тока в проводника. Така че, според сигнала от жицата, можете да оцените концентрацията на аналита.
В тази работа учените показаха способността за ефективна оценка на количеството токсин за пет минути на капка тествана течност. Сензорът даде възможност да се определи наличието на охратоксин А, като се започне от 4 пикограма на милилитър, което е почти хиляда пъти по-малко от максимално допустимото съдържание в храната. Също така, използвайки сензор, авторите успешно преценяват количеството токсин, който е изкуствено добавен в известна концентрация, в червено вино.
„Селективността беше почти 100 пъти по-висока от тази на други добре познати графенови сензори“, казва Иван Бобринецки. – Също така нашият сензор е за многократна употреба. Показахме възможността за възстановяване: можем да го изплакнем и да продължим измерванията. “
В новите си творби екипът планира да се справи с проблема за определяне на бактериални токсини в прясна вода. Авторите отбелязват възможността за разработване на интегрирани преносими сензорни системи за откриване на голям брой различни вещества наведнъж.