Российские учёные разработали наносенсор для точного контроля антибиотиков в молоке
Специалисты Воронежского государственного университета разработали жидкий сенсор на основе нанокристаллов сульфида серебра. Это особый материал, чувствительный к антибиотикам тетрациклинового ряда, которые широко применяются в ветеринарии для лечения коров. Ученые подчёркивают, что по своей чувствительности новая технология не уступает сложным и дорогостоящим лабораторным методам анализа, о чём сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.
Ключевая особенность разработки — способность сенсора излучать свет в ближнем инфракрасном диапазоне. В отличие от большинства существующих сенсоров, работающих в видимой части спектра, новый материал светится там, где практически отсутствуют помехи от молока и самих тетрациклинов. Обычно и молоко, и антибиотики под действием ультрафиолетового излучения начинают испускать видимый свет, что накладывает сигналы друг на друга и затрудняет точное измерение. Переход к инфракрасному свечению позволяет «отделить» сигнал сенсора от нежелательных фоновых подсветок, избежать ложных срабатываний и значительно повысить надёжность анализа, пояснила руководитель проекта Тамара Кондратенко.
Антибиотики тетрациклиновой группы активно используются на фермах для профилактики и лечения инфекционных заболеваний у крупного рогатого скота. Если не соблюдать режимы обработки животных и выдержки препаратов, их остатки попадают в молоко, а затем и в организм человека. Это способно спровоцировать аллергические реакции, устойчивость микрофлоры к антибиотикам и нарушения работы кишечника. Поэтому на современных фермах и молокозаводах обязателен регулярный контроль содержания таких веществ, причём он должен проводиться массово и в сжатые сроки. Однако многие применяемые сейчас методики основаны на использовании сложных аналитических приборов, требуют длительной подготовки проб и высокой квалификации персонала, отмечает ТАСС.
Созданный в ВГУ сенсор основан на нанокристаллах сульфида серебра, полученных методом водного синтеза. Учёные смешали растворы нитрата серебра и аминокислоты цистеина, после чего выдержали полученную смесь при повышенной температуре. В результате на поверхности образовавшихся нанокристаллов закрепились молекулы цистеина, которые выполняют роль своеобразных «ловушек» для антибиотиков: они прочно связываются с молекулами тетрациклинов и изменяют оптические свойства сенсора.
Механизм работы устройства достаточно прост для практического применения. В раствор с нанокристаллами помещают пробу молока, после чего систему облучают ультрафиолетовым светом. В отсутствие антибиотиков сенсор ярко светится в ближнем инфракрасном диапазоне. Если же в образце присутствуют тетрациклины, они взаимодействуют с цистеином на поверхности нанокристаллов, и интенсивность свечения уменьшается. Чем выше концентрация антибиотика в молоке, тем сильнее «гаснет» сигнал. По степени ослабления свечения можно с высокой точностью рассчитать содержание вредных остатков.
Экспериментальные испытания на образцах сырого молока, в которые добавляли известные количества тетрациклина, показали, что чувствительность новой разработки сопоставима с уровнем сложных лабораторных технологий, применяемых в аналитических центрах. При этом сама процедура синтеза нанокристаллов занимает около трёх часов и не требует дорогостоящего оборудования или особых условий. Это открывает возможность для относительно недорогого масштабирования производства сенсоров и их внедрения непосредственно на фермах, в ветеринарных лабораториях и на перерабатывающих предприятиях.
Авторы проекта подчёркивают, что разработанный подход является универсальной платформой: изменяя состав и «оболочку» нанокристаллов, можно настраивать систему под поиск разных классов веществ. В ближайшей перспективе исследовательская группа планирует адаптировать технологию для выявления других групп антибиотиков, что позволит создавать целую линейку простых в использовании сенсоров для комплексного контроля безопасности молочной продукции.
