研究人员打印、调整石墨烯传感器，以监测食品的新鲜度、安全性

爱荷华州立研究人员将他们的新型打印传感器——用高分辨率气溶胶喷墨打印机打印在柔性聚合物薄膜上，用于测试组胺(一种过敏原和变质的鱼和肉的指示物)——可以检测到低至百万分之3.41的组胺。

美国食品和药物管理局已经制定了组胺含量标准是百万分之五十在鱼身上，让传感器足够灵敏，可以追踪食物的新鲜度和安全性。

使传感器技术成为可能的是石墨烯，这是一种超级材料，它是碳蜂窝，只有一个原子厚，以其强度、导电性、柔韧性和生物相容性而闻名。石墨烯在一次性食品安全传感器上的实际应用是一种低成本的气溶胶喷射打印技术，它足够精确，可以制造出电化学传感器检测小分子(如组胺)所需的高分辨率电极。

“这种精细的分辨率很重要，”麻省理工学院副教授乔纳森·克劳森(Jonathan Claussen)说机械工程他是爱荷华州立大学的教授，也是该研究项目的负责人之一。“一般来说，我们越接近打印这些电极手指，这些生物传感器的灵敏度就越高。”

Claussen和其他项目负责人——爱荷华州立大学机械工程副教授Carmen Gomes;和马克Hersam伊利诺斯州埃文斯顿西北大学材料科学与工程教授沃尔特·p·墨菲(Walter P. Murphy)最近在一篇论文中报告了他们的传感器发现论文在线发表由期刊提供二维材料．

的国家科学基金会,美国农业部,空军研究实验室和国家标准与技术研究所支持该项目。

在论文中，研究人员讨论了如何将石墨烯电极气溶胶喷射打印在柔性聚合物上，然后通过将组胺抗体化学结合到石墨烯上，将其转化为组胺传感器。抗体特异性地结合组胺分子。

组胺阻断电子传递，增加电阻，戈麦斯说。传感器可以测量和记录电阻的变化。

“这种组胺传感器不仅适用于鱼类，”戈麦斯说。“食物中的细菌会产生组胺。所以它可以很好地指示食物的保质期。”

研究人员认为，这一概念也将适用于检测其他类型的分子。

他们在研究论文中写道:“除了这里介绍的组胺案例研究之外，(气溶胶喷射打印)和功能化过程可能会推广到各种传感应用，包括环境毒素检测、食源性病原体检测、可穿戴健康监测和健康诊断。”

例如，研究人员写道，通过转换与打印传感器结合的抗体，他们可以检测沙门氏菌、癌症或禽流感等动物疾病。

Claussen、Hersam和其他合作者(见侧栏)已经展示了该技术的更广泛应用，他们修改了气溶胶喷射打印的传感器，以检测细胞因子或炎症标志物。在最近发表的一篇论文中报道了这些传感器ACS应用材料与接口可以监测牛的免疫系统功能，并在早期发现致命和传染性副结核。

克劳森，他一直与印刷石墨烯工作多年他说，这些传感器还有另一个非常有用的特点:它们不需要花很多钱，而且可以按比例进行大规模生产。

“任何食物传感器都必须非常便宜，”戈麦斯说。“你必须测试大量的食品样本，你不能增加太多的成本。”

克劳森和戈麦斯对食品工业及其食品安全检测有所了解。克劳森是首席科学官，戈麦斯是首席研究官NanoSpy Inc .)该公司是一家位于爱荷华州立大学研究园区的初创公司，向食品加工公司销售生物传感器。

他们说，该公司正在授权这种组胺和细胞因子传感器技术，因为这正是他们在商业传感器中寻找的。

克劳森说:“这是一个廉价、可扩展的生物传感器平台。”

-副主编Chris Vavra编辑控制工程、CFE媒体与技术、cvavra@cfemedia.com．

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