Российские ученые разрабатывают портативный прибор для определения пестицидов на поверхности фруктов, овощей и другой сельхозпродукции. Сейчас обнаружить эти вещества можно только в лаборатории. Инженеры из ИТМО разрабатывают сенсоры, которые позволят моментально проанализировать яблоко или арбуз прямо в магазине. На следующем этапе ученым предстоит собрать базу данных разных патогенных веществ и составить «паспорта» каждой субстанции. Ученые подчеркивают, что пока они в начале пути и до внедрения таких устройств пройдет не один год.
Серебряная пленка
В Москве продолжается расследование гибели бабушки и внучки, предположительно отравившихся арбузом. Как сообщил СМИ начальник столичного бюро судебно-медицинской экспертизы Сергей Шигеев, смертельную интоксикацию вызвал лямбда-цигалотрин — действующее вещество ряда средств для борьбы с насекомыми. Пока следствие изучает обстоятельства дела, российские ученые продолжают работать над созданием прибора, который потенциально мог бы помочь избежать подобных трагедий. Это карманный анализатор для определения вредоносных химикатов на поверхности сельскохозяйственной продукции.
Обнаружить нитраты в овощах и фруктах прямо в магазине уже позволяют нитратометры. А вот найти, например, следы средств для борьбы с насекомыми и вредителями, а также других ядов, используемых при обработке сельхозпродукции, пока можно только в лаборатории.
Ученые университета ИТМО и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе совместно с зарубежными коллегами создали сенсоры, которые позволят за несколько минут выявить пестициды в овощах и фруктах. Статья о разработке опубликована в журнале Nanoscale.
Сенсоры представляют собой тонкие градиентные пленки на основе серебра. Придать материалу необходимую функциональность и высокую чувствительность получилось с помощью меламина — синтетического бесцветного материала, который широко используют в промышленности.
Механизм использования полученной из частиц серебра и меланина пленки таков. Кусочек материала кладут на фрукт и смачивают спиртом, чтобы перенести молекулы пестицидов на поверхность пленки, а после этого помещают в специальный прибор — спектрометр. По изменению оптического отклика, а также форме и характеру спектров на графиках можно судить, есть ли на поверхности вредные компоненты, пояснили «Известиям» в ИТМО.
— Мы сравнивали пределы обнаружения пестицидов в наших сенсорах с классическими инструментами: хромотографическими, полярографическими, вольтамперометрическими и другими методами для поиска химикатов. Наш способ быстрее, дешевле, мобильнее, — рассказала руководитель проекта, инженер научно-образовательного центра инфохимии университета ИТМО Анастасия Ненашкина.
За рубежом уже производят портативные установки, которые подходят для анализа таких пленок.
— У таких приборов высокая чувствительность и стоимость тоже, — подчеркнула Анастасия Ненашикна. — Однако в каждой линейке определенный тип прибора отвечает только за отдельные операции и образцы. Наша же цель — создать более универсальный портативный и дешевый отечественный аналог, которым самостоятельно, вне лаборатории, в повседневных условиях сможет пользоваться любой человек.
Сейчас разработчики собирают обширную базу данных разных патогенных веществ и составляют «паспорт» на каждый яд: чтобы устройство смогло определить вредоносный химикат, оно должно быть с ним «знакомо». После этого можно работать с функционализацией самих сенсоров и расширением их селективности.
— Мы также разрабатываем сенсоры на основе ДНК в рамках этого же проекта. Они позволят продвинуться в диагностике патогенных веществ и впоследствии получить многофункциональные материалы для идентификации как можно более широкого спектра продуктов, — рассказала Анастасия Ненашкина.
Пока специалисты научились определять с помощью серебряных фунгициды — химикаты для борьбы с грибковыми болезнями растений. Позже спектр обнаружения пестицидов будет шире.
Лаборатория в кармане
Спектрометрические методы достаточно чувствительны для определения низкого содержания различных веществ, сказал «Известиям» научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Антон Бобков. Поэтому выбранный исследователями подход вселяет уверенность в успешность реализации идеи, сказал эксперт.
— Несомненно, если удастся решить все поставленные исследователями задачи, такой прибор найдет своего потребителя — скорее всего, в службе по контролю качества продукции магазина, — отметил он.
Путь от просто чувствительной структуры, созданной учеными, до нишевого продукта весьма сложен и велик, отметила директор НТЦ «Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Ольга Квашенкина.
— Сама концепция предварительного «знакомства» чувствительной части химического сенсора с определенным пестицидом или ядом — это совершенно стандартная схема для любых химических сенсоров. Преимущество описываемой разработки в ее быстродействии. А значит, в потенциальном ускорении такого «знакомства». Сейчас на рынке электроники не существует сенсора, который бы «чувствовал» одинаково хорошо разные вещества, особенно в газовых или жидкостных смесях, — отметила эксперт.
Исследователи из ИТМО сейчас думают над тем, как сделать сам прибор (спектрометр) более легким и мобильным. На создание портативного устройства может уйти не один год.