能在5分鐘內檢出殘留農藥的新型納米傳感器
【化工儀器網 項目成果】納米傳感器是測量物理量并將這些量轉換為可以檢測和分析的信號的納米級設備，與傳統材料制成的傳感器相比，基于納米材料的傳感器在靈敏度和特異性方面具有多項優勢。其較高的靈敏度源于納米材料的高表面積體積比，以及可以用作檢測基礎的納米材料的新穎物理特性。納米傳感器還可以潛在地與納米電子器件集成，從而為納米傳感器增加本地處理能力。
現階段的農作物經常會使用農藥來防治病蟲害及調節植物生長，但農藥若是沒有處理得當，這些農藥不僅會殘留在土壤、大氣和水等環境中，同時還會附著于農作物上。農藥進入糧食、蔬菜、水果、魚、蝦、肉、蛋、奶中，會造成食物污染，甚至危害人的健康。為了能夠在消費前檢測單一產品上農藥殘留，科學家們不斷研究其相關技術。然而，目前用于在消費前檢測單一產品上農藥殘留的技術，相關傳感器成本高，制造工藝繁瑣，在實踐中受到限制。
近日，卡羅林斯卡醫學院微生物學、腫瘤和細胞生物學系首席研究員喬治·索特里奧，開發出一種微型傳感器，可在幾分鐘內檢出水果上的農藥。這款新納米傳感器采用了表面增強拉曼散射(SERS)技術，可將金屬表面上生物分子的信號增強超過100萬倍。研究人員還用了一種成熟且具有成本效益的金屬涂層沉積技術——火焰噴涂，火焰噴涂在大面積上快速生產均勻的SERS薄膜，消除了可擴展性的關鍵障礙之一，從而創建了一種SERS納米傳感器，能夠將銀納米粒子的小液滴輸送到玻璃表面。為了提高靈敏度，研究人員還微調了單個銀納米粒子之間的距離。
為了測試其檢測能力，研究人員們在傳感器頂部涂上一層薄薄的示蹤染料，并使用光譜儀來揭示它們的分子指紋。研究表明，傳感器可靠且均勻地檢測到了分子信號，并且在2.5個月后再次測試時其性能保持不變，這證明了它們的耐用性和大規模生產的可行性。
研究人員還對傳感器的實際應用進行了校準測試，他們將少量的有毒農業殺蟲劑放在蘋果上，隨后用棉簽收集殘留物，棉簽浸入溶液中以溶解農藥分子。溶液滴在傳感器上后，傳感器可在5分鐘內檢測到農藥殘留，而不會破壞水果。
新傳感器不僅足夠靈敏，并且便宜、“耐用”，研究人員們還試圖讓新納米傳感器能夠在資源有限的環境中發現特定疾病的生物標志物。目前該研究論文已發表在《高級科學》期刊上。
(資料來源：科技日報)
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