Spårning av bekämpningsmedel på enskilda frukter är både komplicerat och dyrt. Men med hjälp av en ny liten sensor skulle kontrollerna kunna förenklas, gå snabbare och bli billigare.
Forskare vid Karolinska institutet har utvecklat en liten sensor som kan avslöja rester av bekämpningsmedel på frukt på bara några minuter.
– Rapporter visar att drygt hälften av all frukt som säljs inom EU innehåller spår av bekämpningsmedel som i högre doser har kopplats till hälsoproblem hos människor. I praktiken är det dock svårt att testa enskilda produkter innan konsumtion då dagens metoder innehåller dyra och svårtillverkade sensorer, säger forskaren Georgios Sotiriou vid Karolinska institutet.
– För att komma runt detta problem har vi utvecklat en billig och reproducerbar nanosensor som kan användas för att mäta rester av bekämpningsmedel på frukt i exempelvis butiken, fortsätter han.
Bygger på äldre teknik
De nyutvecklade nanosensorerna bygger på en upptäckt från 1970-talet. Den kallas ytförstärkt Ramanspridning, eller SERS efter engelskans ”surface-enhanced Raman scattering”. Det är en teknik som kan förstärka molekylära signaler på metallytor med mer än en miljon gånger.
Tekniken används inom flera forskningsfält, bland annat inom kemi- och miljöanalys samt för att upptäcka biomarkörer för olika sjukdomar. Inom livsmedelssäkerhet har dock användningen begränsats på grund av höga kostnader och problem med att återskapa sensorerna i större omfattning.
I den aktuella studien skapade forskarna nanosensorer med hjälp av flamsprutning, som är en väletablerad och kostnadseffektiv beläggningsteknik för metaller.
– Flamsprutning kan användas för att snabbt producera enhetliga sensorbeläggningar över stora ytor, vilket tar bort ett av de största hindren för skalbarhet, förklarar forskaren Haipeng Li vid Karolinska institutet.
Flamsprutning – så gjorde forskarna
Med flamsprutning levererades små droppar av silvernanopartiklar på en glasyta. Distansen mellan nanopartiklarna finjusterades för att förstärka deras känslighet. Ett tunt lager av ett spårämne applicerades på sensorn och studerades via ett spektroskop.
Studien visade att sensorerna konsekvent registrerade de molekylära signalerna.
Prestandan förblev intakt vid upprepad testning efter cirka 2.5 månader, vilket enligt forskarna visar på sensorernas hållbarhet och lämplighet för storskalig produktion.
För att testa sensorernas praktiska tillämpning kalibrerade forskarna dem till att upptäcka låga koncentrationer av bekämpningsmedlet paration-etyl – ett giftigt insektsdödande medel som förbjudits eller begränsats i de flesta länder.
Droppar på sensorn ger svar
En liten mängd av medlet applicerades på ett äpple. Rester av ämnet samlades in med hjälp av en bomullspinne och blandades i ett rör med en lösning för att frigöra molekylerna. Några droppar av lösningen applicerades på sensorn, som bekräftade förekomsten av bekämpningsmedlet.
– Våra sensorer kan avslöja rester av bekämpningsmedel på äpplen inom bara fem minuter utan att förstöra frukten. Även om tekniken behöver valideras i större studier så demonstrerar vi här att konceptet fungerar för att testa livsmedel i större omfattning innan konsumtion, säger Haipeng Li.
Härnäst vill forskarna undersöka om nanosensorerna kan användas inom andra områden, till exempel för att upptäcka biomarkörer för specifika sjukdomar i vårdmiljöer med begränsade resurser.
Vetenskaplig studie:
Kontakt:
Georgios Sotiriou, forskare vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi, Karolinska institutet, georgios.sotiriou@ki.se
Haipeng Li, forskare vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi, Karolinska institutet, haipeng.li@ki.se
