I ricercatori del Karolinska Institutet in Svezia hanno sviluppato un minuscolo sensore per rilevare i pesticidi sulla frutta in pochi minuti. La tecnica, descritta come proof-of-concept in un articolo sulla rivista Advanced Science , utilizza nanoparticelle di argento spruzzate a fiamma per aumentare il segnale delle sostanze chimiche. Sebbene siano ancora in una fase iniziale, i ricercatori sperano che questi nanosensori possano aiutare a scoprire i pesticidi alimentari prima del consumo.

"I rapporti mostrano che fino alla metà di tutta la frutta venduta nell'UE contiene residui di pesticidi che in quantità maggiori sono stati collegati a problemi di salute umana", afferma Georgios Sotiriou, ricercatore principale presso il Dipartimento di microbiologia, biologia dei tumori e delle cellule, Karolinska Institutet, e l'autore corrispondente dello studio. "Tuttavia, le attuali tecniche per rilevare i pesticidi sui singoli prodotti prima del consumo sono in pratica limitate dal costo elevato e dalla fabbricazione ingombrante dei suoi sensori. Per ovviare a questo problema, abbiamo sviluppato nanosensori economici e riproducibili che potrebbero essere utilizzati per monitorare le tracce di pesticidi della frutta presso, ad esempio, il negozio."

I nuovi nanosensori impiegano una scoperta degli anni '70 nota come scattering Raman potenziato dalla superficie, o SERS, una potente tecnica di rilevamento che può aumentare i segnali diagnostici delle biomolecole sulle superfici metalliche di oltre 1 milione di volte. La tecnologia è stata utilizzata in diversi campi di ricerca, tra cui l'analisi chimica e ambientale, nonché per rilevare biomarcatori per varie malattie. Tuttavia, gli elevati costi di produzione e la limitata riproducibilità da lotto a lotto hanno finora ostacolato un'applicazione diffusa nella diagnostica della sicurezza alimentare.

Tecnologia a spruzzo di fiamma

Nel presente studio, i ricercatori hanno creato un nanosensore SERS utilizzando lo spray a fiamma, una tecnica consolidata ed economica per depositare il rivestimento metallico, per fornire piccole goccioline di nanoparticelle d'argento su una superficie di vetro.

"Lo spray a fiamma può essere utilizzato per produrre rapidamente film SERS uniformi su vaste aree, rimuovendo uno degli ostacoli chiave alla scalabilità", afferma Haipeng Li, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Sotiriou e primo autore dello studio.

I ricercatori hanno quindi messo a punto la distanza tra le singole nanoparticelle d'argento per migliorarne la sensibilità. Per testare la loro capacità di rilevamento della sostanza, hanno applicato un sottile strato di colorante tracciante sopra i sensori e hanno utilizzato uno spettrometro per scoprire le loro impronte molecolari. I sensori hanno rilevato in modo affidabile e uniforme i segnali molecolari e le loro prestazioni sono rimaste intatte quando sono state testate di nuovo dopo 2,5 mesi, il che sottolinea il loro potenziale di durata di conservazione e la fattibilità per la produzione su larga scala, secondo i ricercatori.

Pesticidi rilevati sulle mele

Per testare l'applicazione pratica dei sensori, i ricercatori li hanno calibrati per rilevare basse concentrazioni di paration-etile, un insetticida agricolo tossico che è vietato o limitato nella maggior parte dei paesi. Una piccola quantità di paration-etile è stata posta su una parte di una mela. I residui sono stati successivamente raccolti con un batuffolo di cotone che è stato immerso in una soluzione per sciogliere le molecole di pesticida. La soluzione è stata fatta cadere sul sensore, il che ha confermato la presenza di pesticidi.

"I nostri sensori sono in grado di rilevare i residui di pesticidi sulle superfici delle mele in un breve lasso di tempo di cinque minuti senza distruggere il frutto", afferma Haipeng Li. "Sebbene debbano essere convalidati in studi più ampi, offriamo un'applicazione pratica proof-of-concept per i test di sicurezza alimentare su larga scala prima del consumo."

Successivamente, i ricercatori vogliono esplorare se i nanosensori possono essere applicati ad altre aree, come la scoperta di biomarcatori per malattie specifiche presso il punto di cura in contesti con risorse limitate. + Esplora ulteriormente

I nanosensori estremamente sensibili possono rilevare tracce di molecole