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能在5分鐘內(nèi)檢出殘留農(nóng)藥的新型納米傳感器

2022-06-10 08:35:57 來(lái)源:化工儀器網(wǎng) 閱讀量:6528

  納米傳感器是測(cè)量物理量并將這些量轉(zhuǎn)換為可以檢測(cè)和分析的信號(hào)的納米級(jí)設(shè)備,與傳統(tǒng)材料制成的傳感器相比,基于納米材料的傳感器在靈敏度和特異性方面具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。其較高的靈敏度源于納米材料的高表面積體積比,以及可以用作檢測(cè)基礎(chǔ)的納米材料的新穎物理特性。納米傳感器還可以潛在地與納米電子器件集成,從而為納米傳感器增加本地處理能力。
 
  現(xiàn)階段的農(nóng)作物經(jīng)常會(huì)使用農(nóng)藥來(lái)防治病蟲(chóng)害及調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng),但農(nóng)藥若是沒(méi)有處理得當(dāng),這些農(nóng)藥不僅會(huì)殘留在土壤、大氣和水等環(huán)境中,同時(shí)還會(huì)附著于農(nóng)作物上。農(nóng)藥進(jìn)入糧食、蔬菜、水果、魚(yú)、蝦、肉、蛋、奶中,會(huì)造成食物污染,甚至危害人的健康。為了能夠在消費(fèi)前檢測(cè)單一產(chǎn)品上農(nóng)藥殘留,科學(xué)家們不斷研究其相關(guān)技術(shù)。然而,目前用于在消費(fèi)前檢測(cè)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(shí)踐中受到限制。
 
  近日,卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)、腫瘤和細(xì)胞生物學(xué)系首席研究員喬治·索特里奧,開(kāi)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。這款新納米傳感器采用了表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)技術(shù),可將金屬表面上生物分子的信號(hào)增強(qiáng)超過(guò)100萬(wàn)倍。研究人員還用了一種成熟且具有成本效益的金屬涂層沉積技術(shù)——火焰噴涂,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(kuò)展性的關(guān)鍵障礙之一,從而創(chuàng)建了一種SERS納米傳感器,能夠?qū)y納米粒子的小液滴輸送到玻璃表面。為了提高靈敏度,研究人員還微調(diào)了單個(gè)銀納米粒子之間的距離。
 
  為了測(cè)試其檢測(cè)能力,研究人員們?cè)趥鞲衅黜敳客可弦粚颖”〉氖聚櫲玖?,并使用光譜儀來(lái)揭示它們的分子指紋。研究表明,傳感器可靠且均勻地檢測(cè)到了分子信號(hào),并且在2.5個(gè)月后再次測(cè)試時(shí)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。
 
  研究人員還對(duì)傳感器的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了校準(zhǔn)測(cè)試,他們將少量的有毒農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑放在蘋(píng)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(cè)到農(nóng)藥殘留,而不會(huì)破壞水果。
 
  新傳感器不僅足夠靈敏,并且便宜、“耐用”,研究人員們還試圖讓新納米傳感器能夠在資源有限的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)特定疾病的生物標(biāo)志物。目前該研究論文已發(fā)表在《高級(jí)科學(xué)》期刊上。
 
  (資料來(lái)源:科技日?qǐng)?bào))
 

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