Сельское хозяйство

В России разработали быстрый способ определения токсина плесени в продуктах

Lauren Farrelly/Flickr/Indicator.Ru

Российские ученые создали прототип сенсора на основе графена, способный точно и быстро определять содержание охратоксина А — опасного вещества, выделяемого некоторыми плесневыми грибами на продуктах питания. Разработка, статья о которой опубликована в в журнале Toxins, поможет определять нарушения на пищевом производстве в реальном времени.

«Цель нашего исследования — создание быстрого, простого и дешевого сенсора для определения охратоксина А в продуктах в домашних условиях. Также один вид плесневого грибка может производить несколько типов токсинов. И в будущем желательно уметь определять все вещества сразу одним сенсором. Технология изготовления на основе графена как раз позволяет достичь этого», — рассказал руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Московского института электронной техники Иван Бобринецкий.

Плесневые грибы, обитающие в том числе и на продуктах питания, может выделять вещества, токсичные для млекопитающих. Многие из последних вызывают кожные болезни, болезни органов дыхания, а также могут оказывать негативное воздействие на нервную систему, печень и почки. Международное агентство по исследованию рака назвало охратоксин А возможным канцерогеном для человека.

Вырабатываемые плесневыми грибами рода Aspergillus и Penicillium охратоксины могут содержаться в различных злаках и фруктах, а также в сырье для изготовления вина, пива и кофе. До 40% этих продуктов содержат охратоксин А в разных концентрациях. Нагревание или химическая обработка не может его разрушить. Поэтому единственный способ предотвратить попадание продуктов с охратоксином на полки магазинов и на обеденный стол — определить его наличие на этапе производства.

Графен — одна из форм углерода, представляющая из себя решетку с шестигранными ячейками. Это вещество обладает уникальными свойствами, например максимальной подвижностью носителей зарядов среди всех известных веществ при минимальной толщине. Однако электрическая проводимость графена может меняться при движении зарядов вблизи его поверхности. Так можно усилить чувствительность графена к определенным молекулам. Для этого к решетке графена с помощью химических сшивок прикрепляют белки или ДНК, способные захватывать нужные молекулы. Авторы работы использовали короткие модифицированные последовательности ДНК, избирательно связывающие только молекулы охратоксина А.

В исследовании используется принцип действия полевого транзистора. В провод, по которому течет электрический ток, встроен графен. На последний также подается электрический ток, который изменяется при связывании токсина. Это приводит к изменению тока в проводе. По сигналу с провода можно оценить концентрацию определяемого вещества.

В своей работе ученые, поддержанные грантом Российского научного фонда, показали возможность эффективно оценить количество токсина в течение пяти минут по капле исследуемой жидкости. Сенсор позволил определить наличие охратоксина А, начиная с четырех пикограмм на миллилитр, что почти в тысячу раз меньше максимально допустимого содержания в продуктах питания. Также с помощью сенсора авторы успешно оценили количество токсина, который был искусственно добавлен в известной концентрации, в красном вине.

«Избирательность оказалось выше почти в 100 раз, чем у других известных графеновых сенсоров, — отметил Бобринецкий. — Также наш сенсор является многоразовым. Мы показали возможность восстановления: мы можем промыть его и продолжить измерения».

В своих новых работах коллектив планирует заняться проблемой определения токсинов бактерий в пресной воде. Авторы отмечают возможность разработки комплексных портативных систем сенсоров для определения большого количества разных веществ сразу.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.