Учеными в США разрабатываются биосенсоры нано-размеров, применимые для ранней диагностики пищевых патогенов, таких как E.coli или сальмонеллы
Исследователи из университета штата Канзас используют углеродные нановолокна (CNF) как часть биосенсоров для обнаружения бактерий. По их словам, разработка может иметь большое значение в огромном секторе переработки мяса в стране.
Юнь Ли (Jun Li), адъюнкт-профессор химии и докторант Латиф Сайед (Lateef Syed), говорят, что выбрали CNF, потому что с их применением можно реализовать множество крошечных электродов, размерами меньше чем бактерии и вирусы. Когда на поверхность такого микро-электрода, попадает некая частица, она может быть обнаружена по электрическому импульсу.
По словам адъюнкт-профессора, эта технология может выйти на рынок в течение 2-х лет.
Работа, начатая в NASA
До прибытия в 2007 году в университет, Ли провел семь лет в Ames Research Center NASA, где проводил исследования в области нанотехнологий. Данный проект является продолжением работы, которую он начал на сайте Калифорнии.
«Биосенсоры в основе имеют массив нано-электродов» — сказал он FoodProductionDaily.com. «Мы располагаем уникальной технологией роста CNF ~ 100 нм в диаметре вертикально от предварительно размеченного участка электрической цепи.»
Он добавил, что CNF и схема под ней заключены с диоксид кремния (SiO2), для электрической изоляции и механического крепления. Избыток SiO2 удаляется механической полировкой и ионным травлением, после чего только самый кончик CNF будет выступать наружу.
«Этот, оборудованный массивом нано-электродов из CNF чип снабжён так же счетчиком электродов и электродами сравнения. Вместе всё это составляет микроанализатор, через который может быть пропущена жидкость», сказал Ли.
Контроль работы
Команда собирается настроить систему для обнаружения специфических патогенов. Окончательная версия системы должна быть в состоянии обнаружить 1 бактерию в 100 мл воды (стандарт EPA) менее чем за час, минуя этап полимеразной цепной реакции или культуры.
«Наша цель — реализация с помощью нашей технологии ручного электронного прибора для обнаружения патогенов. Устройство должно быть применимо при оперативном контроле качества воды и пищевых продуктов на промышленных объектах» — сказал Сайед. «У нас есть некоторые предварительные результаты, которые говорят о том что цель технологически достижима.»
А Ли отметил множество направлений в которых технология может применяться.
«Можно не заботясь о пределе обнаружения, выполнить всю работу с помощью простого портативного устройства. Для проверки качества воды на производственной линии, можно разместить устройство в коллекторе и непрерывно проверять состояние воды» — сказал он. «В пищевой промышленности, в индустрии, можно использовать другие варианты устройств для сборки и подготовки анализируемых препаратов.»
Проект изначально поддерживался канадской компанией Early Warning Inc., которая за 2 года, в рамках опытно-конструкторских работ, выплатила команде K-State $240,000. Недавно Center of Excellence for Emerging and Zoonotic Animal Diseases, или CEEZAD, в составе Department of Homeland Security США присоединились к инвестированию работы.
«Канзас — штат, лидирующий в области в производства мяса и птицеводства» — говорит Сайед. «Любая вспышка патогенов в этих отраслях причинит огромные финансовые убытки и создаст большую угрозу для здоровья. Наша цель — предотвращать такие вспышки путем обнаружения патогенов на ранних стадиях.»
