حسگرهایی ارزان برای شناسایی غذاهای فاسد

پژوهشگران، این حسگرها را با کمک چاپگر سه‌بعدی روی یک لایه پلیمری انعطاف‌پذیر چاپ کردند و توانایی آنها را برای شناسایی هیستامین مورد بررسی قرار دادند که نوعی آلرژن و شاخص برای شناسایی ماهی و گوشت فاسد است.

پژوهشگران در ساخت حسگرهای خود، از گرافین استفاده کردند که به خاطر استحکام، قابلیت رسانایی، انعطاف‌پذیری و زیست‌سازگاری، مورد توجه است. استفاده از گرافین در ساخت حسگرهای تشخیص غذای فاسد، یک روش کم‌هزینه است که امکان ابداع الکترودهایی با وضوح بالا را برای استفاده در حسگرهای الکتروشیمیایی فراهم می‌کند. این حسگرها می‌توانند مولکول‌های کوچکی مانند مولکول‌های هیستامین را تشخیص دهند.

"جاناتان کلاوسن"(Jonathan Claussen)، استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه ایالتی آیووا و سرپرست این پژوهش گفت: وضوح بالا موضوع مهمی است. هر چقدر که وضوح الکترودها بیشتر باشد، حساسیت زیست‌حسگرها نیز بیشتر است.

این پژوهش، با حمایت "بنیاد ملی علوم آمریکا"(NSF)، "وزارت کشاورزی آمریکا"(USDA)، "آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی آمریکا"(AFRL) و "موسسه ملی فناوری و استانداردهای آمریکا"(NIST) انجام شده است.

"کارمن گومز"(Carmen Gomes)، استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه ایالتی آیووا و از پژوهشگران این پروژه گفت: هیستامین، انتقال الکترون را متوقف می‌کند و میزان مقاومت الکتریکی را افزایش می‌دهد. حسگر می‌تواند این تغییر در مقاومت را بررسی و ثبت کند.

وی افزود: حسگر هیستامین فقط برای ماهی نیست. باکتری‌های غذا، هیستامین تولید می‌کنند؛ در نتیجه هیستامین می‌تواند یک شاخص خوب برای تشخیص عمر فروشگاهی یا عمر انباری غذا باشد.

پژوهشگران باور دارند که این مفهوم می‌تواند برای شناسایی مولکول‌های دیگر نیز کاربرد داشته باشد. در مقاله این پژوهش آمده است: این روند تشخیص به غیر از مورد هیستامین که در این پژوهش آمده است، می‌تواند برای کاربردهای دیگری از جمله شناسایی سموم محیطی، پاتوژن‌های غذا و بررسی سلامت پوشاک نیز مورد استفاده قرار بگیرد. برای نمونه، شاید بتوان از این حسگرها برای شناسایی باکتری سالمونلا، سرطان و بیماری‌های حیوانی مانند آنفلوانزای پرندگان نیز استفاده کرد.

یکی از ویژگی‌های مثبت حسگرها این است که هزینه بالایی ندارند و می‌توان آنها را به صورت انبوه تولید کرد.

گومز ادامه داد: همه حسگرهای غذا باید ارزان قیمت باشند زیرا کاربران قصد دارند نمونه‌های غذایی بسیاری را آزمایش کنند و نمی‌توانند هزینه قابل توجهی را به این کار اختصاص دهند.

کلاوسن و گومز، پژوهشگران یک استارتاپ موسوم به "نانواسپای"(NanoSpy) هستند که به دانشگاه ایالتی آیووا وابسته است. این استارتاپ، زیست‌حسگرهایی را برای بررسی مواد غذایی به فروش می‌رساند. به گفته کلاوسن و گومز، نانواسپای در حال طی کردن روند دریافت مجوز برای این حسگر جدید است.

این پژوهش، در مجله "2D Materials" به چاپ رسید.