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Nanosensor erkennt Pestizide auf Früchten

10.06.2022

Schwedische Wissenschaftler haben einen winzigen Sensor entwickelt, der Pestizide auf Obst in nur wenigen Minuten erkennen kann. Die Technik verwendet flammgespritzte Nanopartikel aus Silber, um das Signal von Chemikalien zu verstärken.

Die neuen Nanosensoren verwenden die oberflächenverstärkte Raman-Streuung oder SERS, eine leistungsstarke Detektionstechnik, die die diagnostischen Signale von Biomolekülen auf Metalloberflächen um mehr als das Millionenfache vergrößern kann. Diese Technologie wurde in mehreren Forschungsbereichen eingesetzt, einschließlich chemischer und Umweltanalysen und zur Entdeckung von Biomarkern für verschiedene Krankheiten. Hohe Herstellungskosten und eine begrenzte Reproduzierbarkeit von Charge zu Charge haben jedoch bisher eine breite Anwendung in der Lebensmittelsicherheitsdiagnostik verhindert.

Forscher des Karolinska-Instituts entwickelten den SERS-Nanosensor mithilfe von Flammspritzen – einer etablierten und kostengünstigen Metallbeschichtungstechnik – um kleine Tröpfchen aus Silber-Nanopartikeln auf eine Glasoberfläche aufzubringen. Flammsputtern kann verwendet werden, um schnell gleichmäßige SERS-Filme über große Flächen herzustellen.

Die Forscher passten dann den Abstand zwischen einzelnen Silbernanopartikeln an, um ihre Empfindlichkeit zu erhöhen. Um zu testen, ob sie Substanzen erkennen konnten, trugen die Wissenschaftler eine dünne Schicht Indikatorfarbstoff über die Sensoren auf und verwendeten ein Spektrometer, um molekulare Fingerabdrücke zu erkennen. Laut den Forschern detektierten die Sensoren zuverlässig und gleichmäßig molekulare Signale, und ihre Leistung blieb bei einem erneuten Test nach 2,5 Monaten unverändert. Das heißt, diese Nanosensoren werden lange Zeit dienen können.

Beim Testen des Sensors konnten die Forscher geringe Konzentrationen von Parathion-Ethyl nachweisen, einem giftigen landwirtschaftlichen Insektizid, das in den meisten Ländern verboten oder eingeschränkt ist. Eine kleine Menge Parathion-Ethyl wurde auf einen Apfel gegeben. Später wurde der Rückstand mit einem Wattestäbchen gesammelt und in eine Lösung getaucht, um die Pestizidmoleküle aufzulösen. Diese Lösung wurde auf den Sensor getropft, was bestätigte, dass die Lösung tatsächlich Pestizide enthält.

In Zukunft wollen die Forscher prüfen, ob die neuen Nanosensoren auch in anderen Bereichen Anwendung finden können. Zum Beispiel, um Biomarker für bestimmte Krankheiten am Point-of-Care in Umgebungen mit begrenzten Ressourcen zu erkennen.

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