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纳米传感器可在几分钟内检出残留农药

瑞典卡罗林斯卡学院研究人员开发出一种微型传感器,可在几分钟内检出水果上的农药。在《先进科学》杂志一篇论文中描述的该项概念验证技术,使用由银制成的火焰喷涂纳米粒子来增强化学物质的信号。研究人员希望这些纳米传感器可帮助人们在食用前发现农药残留。

卡罗林斯卡医学院微生物学、肿瘤和细胞生物学系首席研究员乔治·索特里奥称,在欧盟销售的所有水果中,多达一半含有大量与人类健康问题有关的农药残留。然而,目前用于在消费前检测单一产品上农药残留的技术,相关传感器成本高,制造工艺繁琐,在实践中受到限制。为克服这个问题,研究人员开发了廉价且可重复使用的纳米传感器,用于监测在售水果的农药残留。

新纳米传感器采用了表面增强拉曼散射(SERS)技术,可将金属表面上生物分子的信号增强超过100万倍。研究人员此次通过使用火焰喷涂(一种成熟且具有成本效益的金属涂层沉积技术)创建了一种SERS纳米传感器,将银纳米粒子的小液滴输送到玻璃表面。火焰喷涂在大面积上快速生产均匀的SERS薄膜,消除了可扩展性的关键障碍之一。

然后,研究人员微调了单个银纳米粒子之间的距离,以提高它们的灵敏度。为了测试其检测能力,他们在传感器顶部涂上一层薄薄的示踪染料,并使用光谱仪来揭示它们的分子指纹。研究表明,传感器可靠且均匀地检测到了分子信号,并且在2.5个月后再次测试时其性能保持不变,这证明了它们的耐用性和大规模生产的可行性。

为测试传感器的实际应用,研究人员对它们进行了校准,以检测低浓度的对硫磷—乙基,这是一种在大多数国家被禁止或限制使用的有毒农业杀虫剂。研究人员将少量对硫磷—乙基放在苹果上,随后用棉签收集残留物,棉签浸入溶液中以溶解农药分子。溶液滴在传感器上后,传感器可在5分钟内检测到农药残留,而不会破坏水果。

研究人员希望探索这种纳米传感器是否可应用于其他领域,例如在资源有限的环境中发现特定疾病的生物标志物。记者张梦然

【总编辑圈点】

用传感器检测农残,以前不是没想过,包括使用不明觉厉的表面增强拉曼散射技术,因为这一技术对生物分子的信号特别敏感,而且此前也已用于化学和环境分析、检测各种疾病生物标志物等多个领域。然而纵有千般好,高成本和重复耐用性不足这两点就阻碍了其大面积推广。此次科学家们克服了既往障碍,创建的新传感器不但够灵敏,还够便宜、够“经用”,可谓打开了真正的实用、易用之门。

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