Nieuwe op nanodeeltjes gebaseerde sensoren kunnen resterende herbiciden in voedsel meten

Twee nieuw ontwikkelde, goedkope tests die nanodeeltjes gebruiken om chemicaliën te detecteren, kunnen nauwkeurig kleine hoeveelheden van twee potentieel schadelijke herbiciden in fruit, groenten en hun producten meten.

Rapporteren in het journaal Voedsel scheikunde, gebruikte een onderzoeksteam van de Washington State University twee testmethoden om de niveaus van twee herbiciden, namelijk atrazine en acetochloor, te meten in monsters van appels, aardbeien, kool, maïs en vruchtensappen. Het werk toont de levensvatbaarheid van hun gebruiksvriendelijke en goedkope testmethoden.

“We hebben deze technologie toegepast voor detectie van echte monsters, wat een belangrijke stap is in de richting van commercialisering”, zegt Annie Du, onderzoeksprofessor aan de WSU’s School of Mechanical and Materials Engineering en de hoofdonderzoeker van het project.

De Food and Drug Administration (FDA) test regelmatig een breed scala aan producten op ongeveer 800 residuen van bestrijdingsmiddelen, en producenten zijn verplicht om de chemische residuen op voedsel onder een bepaald niveau te houden dat als veilig wordt beschouwd. De twee herbiciden die de onderzoekers hebben gemeten, worden veel gebruikt bij de productie van gewassen in de VS. Bij hoge blootstelling zijn ze potentieel giftig voor mensen en zijn ze in verband gebracht met een reeks kwalen, van allergieën tot hormoonverstoring tot kanker.

Het testen vereist momenteel echter geavanceerde en dure instrumenten en een getrainde technicus.

“We willen een goedkope methode bedenken die in het veld of in het laboratorium kan worden gebruikt”, zegt Bernie Van Wie, corresponderend auteur op het papier en een professor in WSU’s Gene en Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering .

De onderzoekers ontwikkelden en patenteerden de afgelopen jaren hun idee dat nanodeeltjes van palladium en platina gebruikt om het signaal van moleculen te versterken. De nanodeeltjes hechten zich aan een antilichaam, dat de chemische stof herkent, en stimuleren vervolgens de productie van een signaal. De amplificatie stelt de onderzoekers in staat om te weten dat kleine hoeveelheden van de chemicaliën aanwezig zijn en op welk niveau.

In dit laatste werk gebruikten de onderzoekers de nanodeeltjes in twee soorten tests om twee chemicaliën tegelijkertijd te meten. De chemicaliën werden toegevoegd aan fruit- en groentemonsters die in een blender werden gepureerd.

Een van de tests gebruikt de palladium-platina-nanodeeltjes om een ​​reactie te katalyseren die een kleurverandering in een monster veroorzaakt wanneer het herbicide aanwezig is. De test kan worden gedaan met behulp van een kleine eenheid die in het veld kan worden gedragen. De andere test die de onderzoekers ontwikkelden, gebruikt het nanodeeltje in een goedkope papieren strip die eruitziet als een COVID-19- of zwangerschapstest en kan worden gelezen met een smartphonelezer.

De tests waren gevoelig genoeg om de chemicaliën te meten tot de maximaal aanvaardbare niveaus en werden gevalideerd met behulp van traditionele testmethoden.

“We kunnen zelfs onder de maximale concentratiegrenzen detecteren. Als er pesticide of herbicide in het monster zit”, zegt Van Wie. “Dat is goed, want hoewel dit met andere methoden kan worden gedaan, is deze methode goedkoop en draagbaar in het veld.”