شناسایی غذای فاسد با حسگر گرافنی

پژوهشگران آمریکایی، نوعی حسگر از جنس گرافن ابداع کرده‌اند که می‌تواند غذاهای فاسد را شناسایی نماید.
شناسایی غذای فاسد با حسگر گرافنی

گرافن، این ماده رسانای الکتریکی شگفت‌انگیز، از صفحه‌ای به ضخامت یک اتم کربن ساخته شده است و پیش از این کاربردهای بسیاری داشته است. اما این ماده هم اکنون کاربرد دیگری یافته است و به عنوان جزئی فعال در حسگر که فساد مواد غذایی را شناسایی می‌کند، استفاده می‌شود.

نمونه اولیه حسگر توسط نخستین الکترودهای گرافنی چاپ جت آئروسل (aerosol-jet-printing) بر روی بستر پلیمری انعطاف پذیر به وسیله دانشمندانی در دانشگاه ایالتی آیووا و دانشگاه نورت‌وسترن در ایلینوی ساخته شد. سپس، آنتی‌بادی‌های هیستامین به صورت شیمیایی به گرافن پیوند داده شدند. اگر چه هیستامین بیشتر با واکنش‌های آلرژیک مرتبط است، اما هیستامین‌ها در اثر فساد گوشت یا ماهی نیز ایجاد می‌شوند.

هنگامی که این دستگاه نزدیک نمونه‌ای از هر یک از مواد غذایی قرار می‌گیرد، هر مولکول هیستامینی که موجود است، به آنتی‌بادی‌های موجود بر روی گرافن متصل می‌شود و انتقال الکترون را مسدود می‌کند. این امر مقاومت الکتریکی ماده را افزایش می‌دهد. (هر چه تعداد مولکول‌های موجود بیشتر باشد، مقاومت نیز بیشتر می‌شود.)

بنابراین با برقراری جریان الکتریکی بین الکترودها، این امکان وجود دارد که مقاومت را اندازه‌گیری کرده و در نتیجه میزان هیستامین را تعیین کرد. در شکل فعلی، این حسگر می‌تواند هیستامین را تا غلظت ۳٫۴۱ قسمت در میلیون تشخیص دهد. این در حالی است که سازمان غذا و داروی ایالات متحده، میزان بیش از ۵۰ قسمت در میلیون را به عنوان فساد در ماهی تعریف می‌کند.

گفته می‌شود که تولید این حسگرها هزینه زیادی ندارد  و به راحتی قابلیت تولید انبوه را دارد. علاوه بر این، با جایگزین کردن آنتی‌بادی‌های هیستامین برای انواع دیگر آنتی‌بادی‌ها، این سیستم می‌تواند به منظور تشخیص مواردی مانند باکتری‌های مضر یا نشانگرهای زیستی مرتبط با بیماری، مورد استفاده قرار گیرد.

این فناوری در حال حاضر توسط شرکتی انشعاب یافته از دانشگاه ایالتی آیووا موسوم به شرکت "نانواسپای (NanoSpy)" در حال تجاری‌سازی است. جزئیات بیشتر در مقاله‌ای که به تازگی در مجله "2D Materials" منتشر شده، توضیح داده شده است.