Студенты создают устройство для обнаружения остатков антибиотиков в продуктах питания

Применив технологию электрохимических датчиков, группа студентов из Технологического университета (VNU) разработала устройство, которое может определять остатки антибиотиков в молоке, мясе, морепродуктах... в низких концентрациях.

С августа 2022 года студенты класса K65 Технологического университета Тран Ван Динь и Нгуен Ван Кхань начали исследовать процесс определения остатков антибиотика хлорамфеникола (ХАП) в пищевых продуктах на основе методов электрохимического анализа.

Представитель исследовательской группы Тран Ван Динь сообщил, что материал, используемый группой в исследовании, представляет собой суперпарамагнитные наночастицы Fe3O4, используемые для модификации электрода электрохимического датчика, что позволяет улучшить его производительность и усилить сигнал обнаружения остатков антибиотиков группы CAP в пищевых продуктах при низких концентрациях.

Суперпарамагнитные наночастицы Fe3O4 были выбраны благодаря их высокой электропроводности, химической стабильности и превосходным электрохимическим характеристикам. В частности, частицы Fe3O4 обладают хорошей биосовместимостью, высокой адсорбционной способностью к органическим веществам, таким как CAP, содержащимся в пищевых продуктах, и низкой стоимостью производства.

Исследовательская группа в лаборатории. Фото: NVCC — Кривая CV используется для измерения чувствительности и сигнала датчика при подключении электрохимического устройства к компьютеру. Фото: *NVCC*

Под руководством преподавателей исследовательская группа за 7 месяцев разработала устройство с трёхэлектродной сенсорной технологией, выполняющее три функции (рабочая, сравнивающая и опорная). Устройство построено на принципе электрохимического взаимодействия сенсоров с антибиотиками. Изменения в этом взаимодействии будут регистрироваться электрохимической измерительной системой.

В частности, суперпарамагнитные наночастицы Fe3O4 на рабочем электроде датчика взаимодействуют с антибиотиком CAP в образце пищевого продукта. В результате взаимодействия электрохимические параметры и сопротивление датчика изменяются. Это изменение регистрируется и затем передается в систему измерения и управления.

С помощью измерительных приборов и методов анализа сигналов измеренные значения, поступающие с датчика, обрабатываются и анализируются, что позволяет определить остаточное содержание антибиотиков группы CAP в образцах пищевых продуктов. Анализ обычно занимает от 3 до 5 минут.

Для использования образцы пищевых продуктов, таких как мясо, морепродукты и т.д., подготавливаются и обрабатываются для скрининга. Затем образец помещается в электрохимический датчик, подключенный к электрохимической измерительной системе для регистрации и обработки сигнала.

В результате устройство обнаружило 5 мкм остатков CAP в образцах молока и 25 мкм в образцах мяса, а также в некоторых других образцах пищевых продуктов, таких как креветки, рыба, источники воды... Допустимое остаточное содержание антибиотика в большинстве распространенных продуктов питания составляет 0,3 мкм.

Динь добавил, что для применения этого устройства на основе электрохимической сенсорной технологии необходимо выполнить некоторые процедуры подготовки образцов. Эти этапы выполняются в лаборатории.

Исследовательская группа надеется, что в будущем, с развитием технологий и дальнейшими исследованиями, продукт будет усовершенствован до компактного устройства или тест-полоски. Таким образом, люди смогут проверять остатки антибиотиков в продуктах питания дома, без необходимости посещать лабораторию или обладать специальными знаниями. Когда продукт будет выпущен в продажу, он будет способствовать контролю качества продуктов питания и защите здоровья людей.

Доктор Нгуен Тхи Минь Хонг, преподаватель факультета инженерной физики и нанотехнологий Технологического университета, подсчитала, что в настоящее время анализ и определение остатков токсичных антибиотиков часто проводятся с помощью ряда методов, таких как тонкослойная хроматография, капиллярный электрофорез, иммуносорбентный анализ, оптические биосенсоры... Несмотря на их высокую эффективность, чувствительность и многие другие преимущества, большинство из этих методов не могут быть напрямую применены для обнаружения антибиотиков, поскольку они требуют сложных операций и процессов реализации, высоких затрат, времени и требуют соблюдения множества условий при подготовке образцов.

Доктор Хонг отметил, что методы безметочного электрохимического анализа, основанные на электрохимических датчиках, рассматриваются как потенциальное решение благодаря простоте процесса анализа, быстрому отклику, высокой чувствительности и селективности, а также низкой стоимости анализа. Результаты исследований группы весьма многообещающие, достигают поставленных целей, имеют хороший потенциал практического применения и могут быть продолжены в развитии.

Она предположила, что тема исследования студенческой группы может помочь подразделениям, органам власти и предприятиям применять ее для отслеживания и контроля качества продуктов питания.

В настоящее время исследовательская группа продолжает проводить дальнейшие исследования и разрабатывать магнитные наноматериалы для модификации электродов, оптимизации процесса производства и улучшения свойств электрохимических датчиков. «Модифицированные материалы будут испытаны с наноматериалами, изготовленными различными методами, изменяя технологические условия для улучшения электрохимических характеристик, чувствительности и селективности для обнаружения различных антибиотиков и токсичных веществ», — сказал доктор Хонг.

Исследования показывают, что бесконтрольное злоупотребление антибиотиками группы CAP в животноводстве и сельском хозяйстве привело к тому, что в пищевых продуктах сохраняются остатки антибиотиков. Длительное или постоянное употребление продуктов с остаточным содержанием антибиотиков может вызвать отравление организма, аплазию костного мозга, приводящую к анемии, лейкемии и синдрому Грея, вызывающему цианоз, сосудистую недостаточность и смерть, что часто наблюдается у новорожденных, особенно недоношенных детей...

Бич Тао

Ссылка на источник