Всем известно, что овощи и фрукты ― это важный источник витаминов и клетчатки. Для здоровой и продолжительной жизни нужно съедать две порции овощей и три порции фруктов ежедневно, говорится в недавно опубликованных рекомендациях американских диетологов. Однако не все сельхозпродукты могут принести пользу. Многие из них загрязнены пестицидами ― химикатами, которые фермеры используют для борьбы с вредителями и сохранения урожая.
Так, в 2021 году экологи из Environmental Working Group представили список сельхозпродуктов, которые чаще всего могут оказаться загрязнены пестицидами. В него вошли такие продукты как клубника, яблоки, перец, груши. Даже эксперту не так просто понять, безопасный перед ним овощ, или нет. Для этого необходимо провести сложные анализы.
На днях, исследовательская группа, в которую вошли ученые из Университета ИТМО, а также их коллеги из Физико-технического института Иоффе, Национального университета Сингапура и испанского Университета Ровира и Вирхилий опубликовали статью. В ней они описали новый принцип выявления пестицидов на поверхности овощей и фруктов.
От фундаментального исследования к прикладному
Все началось с проекта магистрантки Университета ИТМО Анастасии Ненашкиной. Она искала способ дешево, сравнительно быстро и просто получать наночастицы серебра. В результате ей удалось сократить срок получения таких частиц до одного дня с простыми и легкодоступными ингредиентами. Затем, уже перейдя в аспирантуру, она решила продолжить работу с этими частицами, ища для ни них практическое применение.
«Мы выяснили, что меламин может интересным образом взаимодействовать с серебром, ― вспоминает Анастасия Ненашкина, ― потом, мы вспомнили, что были опыты по использованию меламина для выявления пестицидов. Поэтому, мы решили сделать проект по созданию сенсоров, определяющих наличие пестицидов на поверхности продуктов».
Смесь серебра и агара
Чтобы создать анализатор, ученые смешивали в чашке Петри агар, известный в кулинарии как заменитель желатина, меламин и небольшое количество нитрата серебра. Последний ингредиент хорошо известен в медицине, как бактерицидное средство и в фототехнике как компонент проявителей для пленки. Несмотря на присутствие в нем атомов серебра, он достаточно дешев и его легко купить.
В толще приготовленного геля компоненты начинают взаимодействовать друг с другом. В результате реакции образуются наночастицы серебра. Под действием света частицы начинают темнеть, и реакция заканчивается. Потом чашки с гелевым раствором помещаем в сушильный шкаф. На этом этапе заготовки легко повредить, поэтому сушка должна быть очень бережной. Однако после окончательного застывания геля получаются легкие и гибкие пленки.
«Процесс создания пленок занимает день, ― рассказывает Анастасия Ненашкина, ― после этого их можно использовать для поиска пестицидов. Метод очень дешевый, благодаря использованию меламина, мы сократили количество необходимого нитрата серебра более чем в два раза. По сути, мы создали более дешевый аналог определителей пестицидов».
Как это работает?
Механизм действия пленки простой ― наночастицы серебра и меламин при контакте захватывают частицы пестицида. Для этого пленку надо положить на фрукт, смочить спиртом, снять и поместить в анализатор.
По изменению оптического отклика пленки будет понятно, есть ли на ее поверхности пестицид или нет. «В марте прошлого года я ездила в Испанию, где мы с коллегами проверяли наши пленки на приборе рамановской спектроскопии. Я провела там неделю, сделала все необходимые исследования, после чего уже и подготовлена наша статья», ― вспоминает Анастасия Ненашкина.
«Мы сравнивали наш метод с классической хроматографией, вольтамперометрией и другими методами для поиска пестицидов. Наш метод быстрее, дешевле, мобильнее. Поскольку есть портативные и недорогие установки, которые подойдут для проверки отклика наших пленок», ― добавляет она.
A. Nenashkina, S. Koltsov, O.Yu. Orlova, A.A. Nikitina, D. Kirilenko, D.V. Andreeva, M. Blanco-Formoso, N. Pazos Perez, R.A. Alvarez-Puebla, E. Skorb. Silver melamine thin film as a flexible platform for SERS analysis. Nanoscale, 2021/10.1039/D0NR08543J
