納米傳感器可在幾分鐘內(nèi)檢出殘留農(nóng)藥

  ICC訊 瑞典卡羅林斯卡學(xué)院研究人員開發(fā)出一種微型傳感器，可在幾分鐘內(nèi)檢出水果上的農(nóng)藥。在《先進科學(xué)》雜志一篇論文中描述的該項概念驗證技術(shù)，使用由銀制成的火焰噴涂納米粒子來增強化學(xué)物質(zhì)的信號。研究人員希望這些納米傳感器可幫助人們在食用前發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥殘留。

  卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)、腫瘤和細胞生物學(xué)系首席研究員喬治·索特里奧稱，在歐盟銷售的所有水果中，多達一半含有大量與人類健康問題有關(guān)的農(nóng)藥殘留。然而，目前用于在消費前檢測單一產(chǎn)品上農(nóng)藥殘留的技術(shù)，相關(guān)傳感器成本高，制造工藝繁瑣，在實踐中受到限制。為克服這個問題，研究人員開發(fā)了廉價且可重復(fù)使用的納米傳感器，用于監(jiān)測在售水果的農(nóng)藥殘留。

  新納米傳感器采用了表面增強拉曼散射（SERS）技術(shù)，可將金屬表面上生物分子的信號增強超過100萬倍。研究人員此次通過使用火焰噴涂（一種成熟且具有成本效益的金屬涂層沉積技術(shù)）創(chuàng)建了一種SERS納米傳感器，將銀納米粒子的小液滴輸送到玻璃表面。火焰噴涂在大面積上快速生產(chǎn)均勻的SERS薄膜，消除了可擴展性的關(guān)鍵障礙之一。

  然后，研究人員微調(diào)了單個銀納米粒子之間的距離，以提高它們的靈敏度。為了測試其檢測能力，他們在傳感器頂部涂上一層薄薄的示蹤染料，并使用光譜儀來揭示它們的分子指紋。研究表明，傳感器可靠且均勻地檢測到了分子信號，并且在2.5個月后再次測試時其性能保持不變，這證明了它們的耐用性和大規(guī)模生產(chǎn)的可行性。

  為測試傳感器的實際應(yīng)用，研究人員對它們進行了校準(zhǔn)，以檢測低濃度的對硫磷—乙基，這是一種在大多數(shù)國家被禁止或限制使用的有毒農(nóng)業(yè)殺蟲劑。研究人員將少量對硫磷—乙基放在蘋果上，隨后用棉簽收集殘留物，棉簽浸入溶液中以溶解農(nóng)藥分子。溶液滴在傳感器上后，傳感器可在5分鐘內(nèi)檢測到農(nóng)藥殘留，而不會破壞水果。

  研究人員希望探索這種納米傳感器是否可應(yīng)用于其他領(lǐng)域，例如在資源有限的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)特定疾病的生物標(biāo)志物。

  【總編輯圈點】

  用傳感器檢測農(nóng)殘，以前不是沒想過，包括使用不明覺厲的表面增強拉曼散射技術(shù)，因為這一技術(shù)對生物分子的信號特別敏感，而且此前也已用于化學(xué)和環(huán)境分析、檢測各種疾病生物標(biāo)志物等多個領(lǐng)域。然而縱有千般好，高成本和重復(fù)耐用性不足這兩點就阻礙了其大面積推廣。此次科學(xué)家們克服了既往障礙，創(chuàng)建的新傳感器不但夠靈敏，還夠便宜、夠“經(jīng)用”，可謂打開了真正的實用、易用之門。