学生たちが食品中の抗生物質残留物を検出する装置を製作

[広告_1]

電気化学センサー技術を応用し、工科大学（VNU）の学生グループは、牛乳、肉、魚介類などに含まれる低濃度の抗生物質残留物を判定できる装置を開発しました。

2022年8月から、工科大学K65クラスの学生であるトラン・ヴァン・ディンさんとグエン・ヴァン・カーンさんは、電気化学分析技術に基づいて食品中の抗生物質クロラムフェニコール（CAP）の残留物を決定するプロセスの研究を開始しました。

研究チームの代表であるトラン・ヴァン・ディン氏は、研究チームが研究に使用した材料は超常磁性Fe3O4ナノ粒子であり、電気化学センサーの電極を改変するために使用され、それによって性能が向上し、食品中の低濃度のCAP抗生物質残留物の検出信号が強化されたと述べた。

超常磁性Fe3O4ナノ粒子は、高い電気伝導性、化学的安定性、そして優れた電気化学特性を理由に選定されました。特に、Fe3O4粒子は優れた生体適合性、食品中のCAPなどの有機物質に対する高い吸着能、そして低い製造コストを特徴としています。

研究室の研究チーム。写真：NVCC — CV曲線は、電気化学デバイスをコンピューターに接続した際に、センサーの感度と信号を測定するために使用されます。写真： *NVCC*

研究チームは講師の指導の下、7ヶ月かけて3電極センサー技術を用いた3つの機能（動作、比較、参照）を備えたデバイスを設計しました。このデバイスは、抗生物質と相互作用する電気化学センサーの原理に基づいて構築されており、この相互作用の変化は電気化学測定システムに記録されます。

具体的には、センサーの作用電極上の超常磁性Fe3O4ナノ粒子が食品サンプル中の抗生物質CAPと相互作用します。相互作用が発生するとすぐに、センサーの電気化学的パラメータと抵抗が変化します。この変化は記録され、計測・制御システムに送られます。

測定装置と信号分析法を用いて、センサーを通して測定された値を処理・分析し、食品サンプル中のCAP抗生物質の残留量を判定します。分析時間は通常3～5分です。

使用にあたっては、肉、魚介類などの食品サンプルをスクリーニング用に準備・加工します。次に、食品サンプルを電気化学測定システムに接続された電気化学センサーに挿入し、信号を記録・処理します。

その結果、この装置は牛乳サンプルでは 5μm、肉サンプルでは 25μm の CAP 残留物を検出しました。また、エビ、魚、水源などの他の食品サンプルでも検出されました。最も一般的な食品における抗生物質残留物の許容範囲は 0.3μm です。

ディン氏は、この電気化学センサー技術デバイスを適用するには、いくつかのサンプル準備手順を実行する必要があると付け加えた。これらの手順は実験室で行われる。

研究チームは、将来、技術の発展とさらなる研究により、この製品がコンパクトなデバイスや試験紙へと改良されることを期待しています。そうすれば、人々は実験室に出向いたり、特別な専門知識を持たなくても、自宅で食品中の抗生物質残留量を確認できるようになります。製品化されれば、食品の品質管理と人々の健康保護に貢献するでしょう。

工科大学工学物理・ナノテクノロジー学部の講師であるグエン・ティ・ミン・ホン博士は、現在、有毒な抗生物質残留物の分析と測定は、薄層クロマトグラフィー、キャピラリー電気泳動、免疫吸着法、光バイオセンサーなど、さまざまな方法で行われることが多いと評価しました。これらの方法は、効率性、感度、その他多くの利点があるにもかかわらず、操作と実装プロセスが複雑で、コストが高く、時間がかかり、サンプルの準備中に多くの条件が必要になるため、抗生物質の検出に直接適用することができません。

洪博士は、電気化学センサーをベースとしたラベルフリーの電気化学分析技術は、分析プロセスの簡便さ、応答速度の速さ、高い感度と選択性、そして低い分析コストといった理由から、潜在的な解決策となる可能性があると述べました。研究グループの研究成果は非常に有望であり、設定された目標を達成し、実用化の可能性も高く、今後も開発が続けられるでしょう。

彼女は、学生グループの研究テーマが、各部署や当局、企業が食品の品質の追跡と管理に応用するのに役立つ可能性があると示唆した。

現在、研究チームは磁性ナノ材料のさらなる研究開発を継続し、電極の改質、製造プロセスの最適化、そして電気化学センサーの特性向上に取り組んでいます。「改質された材料は、様々な方法で製造されたナノ材料を用いて試験され、技術条件を変化させることで、電気化学的性能、感度、選択性を向上させ、様々な抗生物質や毒性物質を検出します」と洪博士は述べています。

研究によると、畜産や農業におけるCAP抗生物質の乱用が蔓延し、食品に抗生物質の残留物が残る状況が生じています。残留抗生物質が残留した食品を長期間、あるいは継続的に摂取すると、体内の中毒、骨髄無形成症による貧血、白血病、そしてチアノーゼや循環不全を引き起こすグレイ症候群を引き起こし、死に至ることもあります。これは新生児、特に未熟児によく見られます。

ビック・タオ

[広告2]
ソースリンク