美國(guó)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種基于石墨烯的電化學(xué)傳感器，該傳感器能夠比標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試更快地檢測(cè)食品中的組胺（過(guò)敏原）和毒素。

該團(tuán)隊(duì)使用氣溶膠噴射印刷技術(shù)創(chuàng)建了傳感器。通過(guò)軟件控制按需更改圖案幾何形狀的能力實(shí)現(xiàn)了快速原型設(shè)計(jì)和傳感器布局的高效優(yōu)化。

來(lái)自西北大學(xué)的資深作者M(jìn)ark Hersam教授評(píng)論了這些發(fā)現(xiàn)，并發(fā)表在IOP出版的2-D Materials雜志上。他說(shuō)：“我們開(kāi)發(fā)了可氣噴的可印刷石墨烯油墨，可有效探索不同的器件設(shè)計(jì)，這對(duì)于優(yōu)化傳感器響應(yīng)至關(guān)重要。”

作為僅在需要的地方沉積材料并因此減少浪費(fèi)的增材制造方法，氣溶膠噴射印刷傳感器價(jià)格低廉，易于制造且便于攜帶。這可能使它們可以在需要對(duì)食品樣品進(jìn)行連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)以確定和保持產(chǎn)品質(zhì)量的地方以及其他應(yīng)用中使用。

愛(ài)荷華州立大學(xué)的資深作者Carmen Gomes教授說(shuō)：“氣溶膠噴射印刷是該傳感器發(fā)展的基礎(chǔ)。碳納米材料（例如石墨烯）具有獨(dú)特的材料特性，例如高電導(dǎo)率，表面積和生物相容性，可以顯著改善電化學(xué)傳感器的性能。

“但是，由于現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)傳感器通常是一次性的，因此它們需要適用于低成本，高通量和可擴(kuò)展制造的材料。氣溶膠噴射印刷為我們提供了這一點(diǎn)�！�

該團(tuán)隊(duì)在柔性基板上創(chuàng)建了高分辨率的叉指電極（IDE），通過(guò)將單克隆抗體與通過(guò)CO2熱退火工藝在石墨烯表面上產(chǎn)生的氧部分共價(jià)連接，將其轉(zhuǎn)換為組胺傳感器。

然后，他們?cè)诰彌_溶液（PBS）和魚(yú)湯中測(cè)試了傳感器，以了解它們?cè)跈z測(cè)組胺中的有效性。

愛(ài)荷華州立大學(xué)的合著者Kshama Parate說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)該石墨烯生物傳感器可以檢測(cè)到PBS和魚(yú)肉湯中的組胺，其毒理學(xué)相關(guān)范圍分別為6.25至100百萬(wàn)分之一（ppm）和6.25至200 ppm。分別具有相似的2.52 ppm和3.41 ppm的檢出限，這些傳感器的結(jié)果非常顯著，因?yàn)轸~(yú)中組胺的含量超過(guò)50 ppm會(huì)導(dǎo)致不利的健康影響，包括嚴(yán)重的過(guò)敏反應(yīng)，例如，可可堿食物中毒。

“值得注意的是，這些傳感器還顯示了33分鐘的快速響應(yīng)時(shí)間，無(wú)需對(duì)魚(yú)樣品進(jìn)行預(yù)先標(biāo)記和預(yù)處理。這比同等的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試快很多�！�

研究人員還發(fā)現(xiàn)，生物傳感器的靈敏度并不受食品樣品中常見(jiàn)的用作封閉劑的大蛋白分子的非特異性吸附的影響。

愛(ài)荷華州立大學(xué)的資深作者喬納森·克勞森博士說(shuō)：“這種類型的生物傳感器可用于食品加工設(shè)施，進(jìn)出口港口以及需要對(duì)食品樣品進(jìn)行連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的超級(jí)市場(chǎng)。這種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)將消除將食品樣品送去實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的需要，這需要額外的處理步驟，增加了組胺分析的時(shí)間和成本，因此增加了食源性疾病和食物浪費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)。

“它還可能用于需要快速監(jiān)測(cè)目標(biāo)分子的其他生物傳感應(yīng)用中，因?yàn)槭褂靡验_(kāi)發(fā)的免疫傳感方案可以消除樣品預(yù)處理。除了檢測(cè)小的過(guò)敏原分子（例如組胺）之外，它還可以用于檢測(cè)通過(guò)將固定在傳感器平臺(tái)上的抗體切換為對(duì)檢測(cè)合適的生物目標(biāo)物種具有特異性的抗體，傳感器可以進(jìn)一步滿足特定的應(yīng)用，例如食品病原體（沙門氏菌）。 ，致命的人類疾�。ò┌Y，HIV）或動(dòng)植物疾�。ㄇ萘鞲�，柑橘柑橘）�！�