Можно ли есть сыр, который вы надолго забыли в холодильнике? Стоит ли наносить крем, если ему пять лет в обед? Учёные из Университета Кларксона (Clarkson University) надеются, что скоро это можно будет узнать, просто взглянув на упаковку. Они разрабатывают миниатюрные бумажные сенсоры для определения свежести пищи и косметики, а в будущем планируют использовать эту технологию при производстве «умной» упаковки. О своих исследованиях учёные рассказали на очередной, 254-й, встрече Американского химического общества (American Chemical Society).
Сильвана Андрееску (Silvana Andreescu) и её коллеги уже несколько лет работают над сенсорами, способными обнаружить определённые химические соединения в продуктах питания и косметике. Четыре года назад они создали датчики, реагирующие на наличие антиоксидантов в чае и вине, а сейчас пытаются расширить область их применения. «Меня всегда интересовала разработка технологий, которые доступны и производителям, и обычным людям, — говорит Андрееску. — Сотрудники моей лаборатории создали универсальную платформу, которая объединяет все реагенты, необходимые для обнаружения химических соединений, на клочке бумаги. В то же время её можно применять для разных целей, в том числе для регистрации пищевых загрязнителей, антиоксидантов и свободных радикалов, которые свидетельствуют о порче продукта».
Сенсоры представляют из себя маленькие бумажные кружочки, которые меняют цвет, если в образце есть определённое химическое соединение — и чем его больше, тем цвет насыщеннее. Принцип их работы очень прост — именно в этом, по словам Андрееску, и состоит преимущество новой технологии. «Большинство людей, которые работают над аналогичными сенсорами, используют растворы, текущие по специальным каналам, — объясняет она. Вместо растворимых органических красителей учёные из Университета Кларксона используют наночастицы оксидов металлов, нанесённые на бумагу. «Всё интегрировано в сенсор, — говорит Андрееску. — Здесь нет каналов, это платформа «всё-в-одном». И поскольку в устройствах содержатся все необходимые реагенты, пользователю не нужно ничего добавлять — достаточно поместить сенсор на образец и подождать несколько секунд или минут.
Помимо теста на антиоксиданты, исследователи создали прототип, который регистрирует наличие охратоксина А — этот пищевой загрязнитель можно найти, например, в злаковых и кофе. Сейчас они пытаются расширить сферу применения сенсоров: «учат» их искать новые загрязнители — в том числе, сальмонеллы и E.coli — и работать не только с жидкими продуктами, но и с твёрдой пищей. В настоящий момент тестировать образцы приходится вручную, но учёные намерены встроить сенсоры в «умную упаковку» — тогда они будут автоматически проверять соединения, выделяемые продуктом. Андрееску и её научная группа уже начали эксперименты в этом направлении и надеются завершить работу через пять лет. По словам исследователя, цена сенсоров зависит от типа веществ, для которого они предназначены. Если при производстве не требуются дополнительные реагенты, сенсоры будут дешёвыми, а в тех случаях, когда используются энзимы или ДНК, стоимость увеличится и будет зависеть от цены компонентов.
