Letzten Monat hat die Environmental Working Group EWG, eine amerikanische Aktivistengruppe, kündigt seine jährliche Dirty Dozen List an - eine Liste der am stärksten mit Pestiziden kontaminierten frischen Früchte und Gemüse, basierend auf den neuesten Tests des Landwirtschaftsministeriums und der Food and Drug Administration. Erdbeeren, Spinat, Blattgemüse, Äpfel, Weintrauben und Nektarinen sind die häufigsten Übeltäter.
In Europa, Pesticide Action Network PAN Europe führte eine neunjährige Studie durch mit Regierungsdaten, Analyse von 100.000 beliebten Obstproben aus eigenem Anbau. Die Studie ergab, dass ein Drittel der Äpfel und die Hälfte aller untersuchten Brombeeren Rückstände der giftigsten Kategorien von Pestiziden aufwiesen. Einige von ihnen wurden mit Krankheiten wie Krebs und Herzinfarkt in Verbindung gebrachtKrankheiten und Missbildungen bei der Geburt.
„Berichte zeigen, dass bis zur Hälfte aller in der EU verkauften Früchte Pestizidrückstände enthalten, die in größeren Mengen mit Gesundheitsproblemen beim Menschen in Verbindung gebracht wurden“, sagte Georgios Sotiriou, leitender Forscher an der Abteilung für Mikrobiologie, Tumor- und Zellbiologie, KarolinskaInstitut, laut Pressemitteilung.
Sotiriou und seine Kollegen vom Karolinska Institutet in Schweden haben einen winzigen Sensor entwickelt, um Pestizide auf Obst in nur wenigen Minuten nachzuweisen. Beschrieben als Proof-of-Concept in einem Artikel im Tagebuch Fortgeschrittene Wissenschaft, Die Technik verwendet flammgespritzte Nanopartikel aus Silber, um das Signal von Chemikalien zu verstärken.
Basierend auf einer Entdeckung aus den 1970er Jahren
Das Konzept befindet sich noch in einem frühen Stadium, aber die Forscher hoffen, dass die Nanosensoren dazu beitragen können, Lebensmittelpestizide vor dem Verzehr aufzudecken.
„Aktuelle Techniken zum Nachweis von Pestiziden auf einzelnen Produkten vor dem Verzehr sind in der Praxis durch die hohen Kosten und die umständliche Herstellung ihrer Sensoren eingeschränkt. Um dies zu überwinden, haben wir kostengünstige und reproduzierbare Nanosensoren entwickelt, die zur Überwachung von Spuren von Pestiziden in Früchten verwendet werden könntenzum Beispiel im Laden“, sagte Sotiriou, der korrespondierende Autor der Studie.
Die neuen Nanosensoren basieren auf einem Entdeckung aus den 1970er Jahren, bekannt als SERS Oberflächenverstärkte Raman-Streuung. Es ist eine leistungsstarke Sensortechnik, die „die diagnostischen Signale von Biomolekülen auf Metalloberflächen um mehr als das 1-Millionen-fache erhöhen kann“.
Obwohl die Technologie in mehreren Forschungsbereichen eingesetzt wurde, haben hohe Produktionskosten und eine begrenzte Reproduzierbarkeit von Charge zu Charge ihre breite Anwendung in der Lebensmittelsicherheitsdiagnostik behindert.
Das Experiment verwendete eine Flammspritztechnik
In der aktuellen Studie haben Forscher einen SERS-Nanosensor mithilfe eines Flammsprays entwickelt, was ein etabliertes und kostengünstiges Verfahren ist. Technik zum Aufbringen einer metallischen Beschichtung. Das Flammenspray brachte kleine Tröpfchen von Silber-Nanopartikeln auf eine Glasoberfläche.
„Das Flammenspray kann verwendet werden, um schnell gleichmäßige SERS-Filme über große Flächen hinweg herzustellen, wodurch eines der Haupthindernisse für die Skalierbarkeit beseitigt wird“, sagte Haipeng Li, Postdoktorand im Labor von Sotiriou und Erstautor der Studie.
Der Abstand zwischen den einzelnen Silber-Nanopartikeln wurde kalibriert, um ihre Empfindlichkeit zu erhöhen. Um ihre Substanzerkennungsfähigkeit zu testen, trugen die Forscher eine dünne Schicht eines Markierungsfarbstoffs auf die Sensoren auf und verwendeten ein Spektrometer, um ihre molekularen Fingerabdrücke freizulegen.
Die Sensoren detektierten die molekularen Signale zuverlässig und einheitlich und ihre Leistung blieb auch bei einem erneuten Test nach 2,5 Monaten erhalten, was laut den Forschern ihr Haltbarkeitspotenzial und ihre Machbarkeit für die Produktion im großen Maßstab unterstreicht.
Praktischer Erfolg
Als nächstes musste die praktische Anwendung der Sensoren getestet werden.
Die Forscher haben sie fein abgestimmt, um niedrige Konzentrationen von Parathion-Ethyl, einem giftigen landwirtschaftlichen Insektizid, das in den meisten Ländern verboten oder eingeschränkt ist, zu erkennen.
Eine kleine Menge Parathion-Ethyl wurde aufgesetztTeil eines Apfels. Die Rückstände wurden später mit einem Wattestäbchen gesammelt, das in eine Lösung getaucht wurde, um die Pestizidmoleküle aufzulösen. Die Lösung wurde dann auf den Sensor getropft, was das Vorhandensein von Pestiziden bestätigte.
„Unsere Sensoren können Pestizidrückstände auf Apfeloberflächen in einer kurzen Zeit von fünf Minuten erkennen, ohne die Früchte zu zerstören“, sagte Haipeng Li. „Während sie in größeren Studien validiert werden müssen, bieten wir einen Proof-of-Concept in der Praxis anfür Lebensmittelsicherheitstests im Maßstab vor dem Verzehr.“
Die Nanosensoren könnten eine potenzielle Anwendung in seinEntdeckung von Biomarkern für bestimmte Krankheiten am Point-of-Care in ressourcenbeschränkten Umgebungen – die Forscher wollen weiter forschen.
Die Forschung wurde vom Europäischen Forschungsrat ERC, dem Karolinska Institutet, der schwedischen Stiftung für strategische Forschung SSF und dem schwedischen Forschungsrat finanziert.