能在5分鐘內(nèi)檢出殘留農(nóng)藥的新型納米傳感器
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】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)藥來防治病蟲害及調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)，但農(nóng)藥若是沒有處理得當(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、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100萬倍。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”〉氖聚櫲玖希⑹褂?a href="http://www.xldjsj.com/product/t240/list.html" target="_blank">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(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)殺蟲劑放在蘋果上，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(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。
(資料來源：科技日?qǐng)?bào))
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