Ãðàôåíîâûé äàò÷èê íàõîäèò òîêñèíû â ïèùå
Ó óãëåðîäíûõ íàíîìàòåðèàëîâ íàïîäîáèå ãðàôåíà åñòü ðÿä óíèêàëüíûõ ñâîéñòâ, â ÷èñëå êîòîðûõ âûñîêàÿ ýëåêòðîïðîâîäíîñòü è õîðîøàÿ áèîñîâìåñòèìîñòü. Èìåííî ýòè ñâîéñòâà ïîìîãëè ðàñøèðèòü âîçìîæíîñòè îäíîðàçîâûõ ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ äàò÷èêîâ, êîòîðûå ñëóæàò äëÿ îáíàðóæåíèÿ â ïèùå îïàñíûõ äëÿ çäîðîâüÿ âåùåñòâ.
Ó÷¸íûå èç ÑØÀ ðàçðàáîòàëè ýëåêòðîõèìè÷åñêèé äàò÷èê íà îñíîâå ãðàôåíà, èñïîëüçóÿ àýðîçîëüíóþ ñòðóéíóþ ïå÷àòü. Ýòîò äàò÷èê ãîðàçäî áûñòðåå ñòàíäàðòíûõ ëàáîðàòîðíûõ òåñòîâ íàõîäèò òîêñèíû è ãèñòàìèíû â ïðîäóêòàõ. Åãî èñïîëüçîâàíèå â ýòèõ öåëÿõ áîëåå öåëåñîîáðàçíî. Äåëî â òîì, ÷òî ñòàíäàðòíûå ýëåêòðîõèìè÷åñêèå äàò÷èêè — îäíîðàçîâûå è ïîýòîìó èñïîëüçîâàòü èõ ïîñòîÿííî ñëèøêîì çàòðàòíî. Òðàäèöèîííî èñïîëüçóåìûå äëÿ ìîíèòîðèíãà ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ ãðàôåíîâûå óñòðîéñòâà, ïîëó÷åííûå ìåòîäîì íèçêîòåìïåðàòóðíîãî õèìè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ èç ïàðà, òîæå ÷åðåñ÷óð äîðîãèå äëÿ òàêîãî ïðèìåíåíèÿ.  òî æå âðåìÿ íåäîðîãèå àëüòåðíàòèâû, íàïðèìåð, òðàôàðåòíàÿ è ñòðóéíàÿ ïå÷àòü, íå ñïîñîáíû îáåñïå÷èòü äîñòàòî÷íûé êîíòðîëü ãåîìåòðèè ýëåêòðîäà äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïîäõîäÿùèõ ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê äàò÷èêà.
 òî æå âðåìÿ ïðè íàíåñåíèè àýðîçîëüíî-ñòðóéíûõ ÷åðíèë, ðàçðàáîòàííûõ ñïåöèàëüíî â õîäå èññëåäîâàíèÿ, îïóáëèêîâàííîãî â IOP Publishing 2-D Materials, ó÷åíûå ñìîãëè èçìåíÿòü ãåîìåòðèþ øàáëîíà ñ ïîìîùüþ ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ. Áëàãîäàðÿ ýòîìó êîìàíäà áûñòðî ñîçäàâàëà ïðîòîòèïû è îïòèìèçèðîâàëà ðàñïîëîæåíèå äàò÷èêîâ. Ïî ñëîâàì àâòîðîâ èññëåäîâàíèÿ, èì áûëî íåîáõîäèìî èçó÷èòü ðàçëè÷íûå êîíñòðóêöèè, ÷òîáû îïòèìèçèðîâàòü ðåàêöèþ äàò÷èêà.
Íîâûå äàò÷èêè íà îñíîâå ãðàôåíà ãîðàçäî áûñòðåå è ýôôåêòèâíåå êëàññè÷åñêèõ îáíàðóæèâàþò îïàñíûå äëÿ çäîðîâüÿ âåùåñòâà â ïèùå
Òàêæå â äàò÷èêàõ ñ àýðîçîëüíî-ñòðóéíîé ïå÷àòüþ íóæíûé ìàòåðèàë íàíîñèòñÿ ëèøü â òåõ ìåñòàõ, ãäå îí íåîáõîäèì, à ýòî ñâîäèò ê ìèíèìóìó ïðîèçâîäñòâåííûå îòõîäû è äåëàåò äàò÷èêè íåäîðîãèìè è ïðîñòûìè â èçãîòîâëåíèè. Áëàãîäàðÿ ýòîìó îíè ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ òàì, ãäå âàæåí ïîñòîÿííûé êîíòðîëü ïèùåâûõ ïðîá, ÷òîáû ìîíèòîðèòü êà÷åñòâî ïðîäóêòîâ.
 õîäå èññëåäîâàíèÿ èç ãðàôåíà áûëè ñîçäàíû âñòðå÷íî-øòûðåâûå ãèáêèå ýëåêòðîäû íà ïîäëîæêå, ïîñëå ÷åãî ïðîèçîøëî èõ ïðåîáðàçîâàíèå â ãèñòàìèíîâûå äàò÷èêè. Ïðåîáðàçîâàíèå îñóùåñòâëÿëîñü ñ ïîìîùüþ êîâàëåíòíûõ ñâÿçåé ìîíîêëîíàëüíûõ àíòèòåë ñ îñòàòêàìè êèñëîðîäà íà ïîâåðõíîñòè ãðàôåíà.
Ðàáîòó äàò÷èêîâ àâòîðû èññëåäîâàíèÿ ïðîâåðèëè íå òîëüêî â áóôåðíîì ðàñòâîðå, íî è â ðûáíîì áóëüîíå, ÷òîáû óáåäèòüñÿ â ýôôåêòèâíîñòè äåòåêòèðîâàíèÿ ãèñòàìèíîâ.
Ó÷åíûå îáíàðóæèëè, ÷òî ãðàôåíîâûé áèîñåíñîð ñïîñîáåí äåòåêòèðîâàòü ãèñòàìèí â áóôåðíîì ðàñòâîðå è ðûáíîì áóëüîíå â òîêñèêîëîãè÷åñêè çíà÷èìûõ êîëè÷åñòâàõ — ñîîòâåòñòâåííî, ýòî 6,25–100 ppm è 6,25–200 ppm ñ ïðåäåëàìè 2,52 ÷/ìëí è 3,41 ÷/ìëí. Íàïðèìåð, óðîâåíü ãèñòàìèíà â ðûáå, ïðåâûøàþùèé 50 ÷/ìëí, âûçûâàåò òÿæåëóþ àëëåðãèþ ó íåêîòîðûõ ëþäåé è äàæå ïèùåâûå îòðàâëåíèÿ.
Òàêæå âàæíî, ÷òî äàò÷èê äåìîíñòðèðóåò ìàëîå âðåìÿ îòêëèêà: äîñòàòî÷íî 33-õ ìèíóò, ïðè÷åì ïðåäâàðèòåëüíî îáðàáàòûâàòü îáðàçöû ïðîäóêòîâ íå òðåáóåòñÿ. Àíàëîãè÷íûå ëàáîðàòîðíûå òåñòû ðàáîòàþò äîëüøå è òðåáóþò ïðåäâàðèòåëüíîé ìàðêèðîâêè è îáðàáîòêè îáðàçöîâ. Êðîìå òîãî, íà ÷óâñòâèòåëüíîñòü ñåíñîðà íå ïîâëèÿëà àäñîðáöèÿ áîëüøèõ áåëêîâûõ ìîëåêóë, êîòîðàÿ ÷àñòî âûñòóïàåò â êà÷åñòâå áëîêèðóþùåãî àãåíòà â ïèùåâûõ ïðîäóêòàõ.
Ïî ñëîâàì îäíîãî èç ñîàâòîðîâ èññëåäîâàíèÿ, äîêòîðà Äæîíàòàíà Êëàóññåíà èç Óíèâåðñèòåòà øòàòà Àéîâà, ñîçäàííûé èç ãðàôåíà íîâûé òèï áèîñåíñîðà ìîæíî ïðèìåíÿòü íà ïðåäïðèÿòèÿõ ïèùåâîé ïðîìûøëåííîñòè, â ïîðòàõ è â ìàãàçèíàõ, ãäå òðåáóåòñÿ ïîñòîÿííûé êîíòðîëü ïðîá íà ìåñòàõ. Åãî èñïîëüçîâàíèå ïîìîæåò èçáåæàòü îòïðàâêè îáðàçöîâ â ëàáîðàòîðèþ è, òàêèì îáðàçîì, ñýêîíîìèò âðåìÿ è ñíèçèò ñòîèìîñòü àíàëèçà íà ñîäåðæàíèå ãèñòàìèíà è òîêñèíîâ â ïðîäóêòàõ.



