Los investigadores sumergieron sus nuevos sensores impresos en caldo de atún y observaron las lecturas.
Resultó que los sensores, impresos con impresoras de chorro de aerosol de alta resolución en una película de polímero flexible y ajustados para detectar histamina, un alergeno e indicador de pescado y carne en mal estado, pueden detectar histamina hasta 3,41 partes por millón.
La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. Ha establecido pautas de histamina de 50 partes por millón en pescado, lo que hace que los sensores sean lo suficientemente sensibles como para rastrear la frescura y seguridad de los alimentos.
Hacer posible la tecnología del sensor es el grafeno, un supermaterial que es un panal de carbono de un átomo de espesor y conocido por su resistencia, conductividad eléctrica, flexibilidad y biocompatibilidad. Hacer que el grafeno sea práctico en un sensor de seguridad alimentaria desechable es un aerosol de bajo costo.tecnología de impresión por chorro que es lo suficientemente precisa como para crear los electrodos de alta resolución necesarios para que los sensores electroquímicos detecten moléculas pequeñas como la histamina.
"Esta buena resolución es importante", dijo Jonathan Claussen, profesor asociado de ingeniería mecánica en la Universidad Estatal de Iowa y uno de los líderes del proyecto de investigación. "Cuanto más cerca podamos imprimir estos dedos de electrodos, en general, mayor serásensibilidad de estos biosensores "
Claussen y los otros líderes del proyecto - Carmen Gomes, profesora asociada de ingeniería mecánica en el estado de Iowa; y Mark Hersam, profesor de ciencias e ingeniería de materiales de Walter P. Murphy en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois - informaron recientementesu descubrimiento del sensor en un artículo publicado en línea por la revista Materiales 2D .
La Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología han apoyado el proyecto.
El documento describe cómo los electrodos de grafeno se imprimieron en aerosol sobre un polímero flexible y luego se convirtieron en sensores de histamina uniendo químicamente los anticuerpos de histamina al grafeno. Los anticuerpos se unen específicamente a las moléculas de histamina.
La histamina bloquea la transferencia de electrones y aumenta la resistencia eléctrica, dijo Gomes. Ese cambio en la resistencia puede ser medido y registrado por el sensor.
"Este sensor de histamina no es solo para peces", dijo Gomes. "Las bacterias en los alimentos producen histamina. Por lo tanto, puede ser un buen indicador de la vida útil de los alimentos".
Los investigadores creen que el concepto también funcionará para detectar otros tipos de moléculas.
"Más allá del estudio de caso de histamina presentado aquí, el proceso de impresión de chorro de aerosol y funcionalización probablemente se puede generalizar a una amplia gama de aplicaciones de detección, incluida la detección de toxinas ambientales, la detección de patógenos transmitidos por los alimentos, el monitoreo de la salud ponible y los diagnósticos de salud".escribió en su trabajo de investigación.
Por ejemplo, al cambiar los anticuerpos unidos a los sensores impresos, podrían detectar bacterias de salmonela o cánceres o enfermedades animales como la gripe aviar, escribieron los investigadores.
Claussen, Hersam y otros colaboradores ver recuadro han demostrado una aplicación más amplia de la tecnología al modificar los sensores impresos con chorro de aerosol para detectar citocinas o marcadores de inflamación. Los sensores, como se informó en un artículo reciente publicado por ACS AppliedMateriales e interfaces, pueden monitorear la función del sistema inmune en el ganado y detectar la paratuberculosis mortal y contagiosa en las primeras etapas.
Claussen, que ha estado trabajando con grafeno impreso durante años, dijo que los sensores tienen otra característica que los hace muy útiles: no cuestan mucho dinero y pueden ampliarse para la producción en masa.
"Cualquier sensor de alimentos tiene que ser realmente barato", dijo Gomes. "Hay que analizar muchas muestras de alimentos y no se pueden agregar muchos costos".
Claussen y Gomes saben algo sobre la industria alimentaria y cómo se evalúa la seguridad alimentaria. Claussen es director científico y Gomes es director de investigación de NanoSpy Inc., una nueva empresa con sede en el Parque de Investigación de la Universidad Estatal de Iowa que vende biosensores aempresas de procesamiento de alimentos.
Dijeron que la compañía está en proceso de licenciar esta nueva tecnología de sensores de histamina y citocinas.
Después de todo, es lo que están buscando en un sensor comercial. "Esto", dijo Claussen, "es una plataforma de biosensores barata, escalable".
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