Ученые создали дешевые графеновые датчики для определения пищевых токсинов

Согласно результатам их исследования, опубликованным в журнале "2D Materials" издательства IOP Publishing, разработанные датчики способны обнаруживать гистамины (аллергены) и токсины в продуктах питания намного быстрее, чем стандартные лабораторные тесты. Возможность изменения геометрии по требованию с помощью 3D-печати позволила исследователям быстро прототипировать датчик и оптимизировать его компоновку.

Технология аэрозольной струйной печати (AJP, Aerosol Jet Printing) подходит для производства электроники как на 2D, так и на 3D подложках. Процесс с помощью специальных чернил формирует структуры, которые могут прилипать к поверхностям. Технология AJP уже неоднократно использовалась различными компаниями для производства электронных схем и разных устройств, таких как тензодатчики, трансиверы Bluetooth и т.д.

В своей работе исследователи использовали систему AJ200 AJP от компании Optomec для 3D-печати чернил на основе графена в виде гребенчатого электродного рисунка (IDE) на гибкой полиимидной подложке. Затем напечатанная схема высокого разрешения была преобразована в гистаминные сенсоры и готовые датчики были протестированы на буферном растворе и рыбном бульоне.

Исследователи обнаружили, что 3D-печатный графеновый биосенсор способен обнаруживать гистамин в буферном растворе и рыбном бульоне в токсикологически значимых диапазонах от 6,25 до 100 частей на миллион (ppm) и от 6,25 до 200 частей на миллион (ppm), соответственно.

По словам исследователей, это очень хорошие результаты, т.к. уровень гистамина в рыбе более 50 ppm может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья, в том числе сильные аллергические реакции. Примечательно, что время отклика датчиков составило 33 минуты, без необходимости предварительной обработки образца рыбы. Это намного быстрее по сравнению с проведением соответствующих лабораторных тестов.