Τα φυτοφάρμακα και τα ζιζανιοκτόνα είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της επισιτιστικής ασφάλειας παγκοσμίως, αλλά αυτές οι ουσίες μπορούν να αποτελέσουν κίνδυνο για την υγεία. Ως εκ τούτου, η προστασία της ανθρώπινης υγείας απαιτεί ευαίσθητες αναλυτικές μεθόδους για τον εντοπισμό ακόμη και ιχνοστοιχείων δυνητικά επιβλαβών ουσιών.
Τώρα, οι ερευνητές που αναφέρουν στο Nano Letters της American Chemical Society
ότι έχουν αναπτύξει μια μέθοδο απεικόνισης υψηλής τεχνολογίας για την ανίχνευση μόλυνσης από φυτοφάρμακα σε χαμηλά επίπεδα και η εφαρμογή της στα φρούτα αποκαλύπτει ότι οι τρέχουσες πρακτικές ασφάλειας τροφίμων μπορεί να είναι ανεπαρκείς.
Η αναλυτική μέθοδος που ονομάζεται επιφανειακά ενισχυμένη φασματοσκοπία Raman (SERS: surface-enhanced Raman spectroscopy) κερδίζει δημοτικότητα για την ανίχνευση χημικών ουσιών από τη σύγχρονη γεωργία στα προϊόντα. Με το SERS, μεταλλικά νανοσωματίδια ή νανοφύλλα (metal nanoparticles or nanosheets) χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση των σημάτων που δημιουργούνται από τα μόρια όταν αυτά εκτίθενται σε μια δέσμη λέιζερ Raman. Τα σχέδια που δημιουργούνται από το ενισχυμένο με μέταλλο σκεδαζόμενο φως χρησιμεύουν ως μοριακές υπογραφές και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό μικρών ποσοτήτων συγκεκριμένων ενώσεων.
Ψάχνοντας να βελτιώσουν την ευαισθησία του SERS για την ανίχνευση φυτοφαρμάκων, οι Dongdong Ye, Ke Zheng, Shaobo Han και οι συνεργάτες του σχεδίασαν μια μεμβράνη επικαλυμμένη με μέταλλο που θα μπορούσαν να τοποθετήσουν στο επάνω μέρος των αγροτικών προϊόντων. Ήθελαν επίσης να αναπτύξουν το υλικό για να είναι αρκετά ευέλικτο ώστε να φιλοξενεί μια σειρά από άλλες εφαρμογές.
Οι ερευνητές ξεκίνησαν με ένα φιλμ υδρογέλης κυτταρίνης, το οποίο τέντωσαν για να σχηματίσουν ευθυγραμμισμένες νανοκλίμακες κατά μήκος της επιφάνειάς του. Στη συνέχεια βύθισαν το φιλμ σε διάλυμα νιτρικού αργύρου για να επικαλύψουν τις αυλακώσεις με νανοσωματίδια αργύρου που ενισχύουν το SERS. Η μεμβράνη που προέκυψε ήταν εξαιρετικά εύκαμπτη και πρακτικά διαφανής στο ορατό φως, βασικά χαρακτηριστικά για την ανίχνευση σήματος SERS.
Σε δοκιμές της μεμβράνης με ασήμι για εφαρμογές ασφάλειας τροφίμων, οι ερευνητές ψέκασαν τα φυτοφάρμακα thiram και carbendazim, μόνα τους ή μαζί, πάνω σε μήλα, στέγνωσαν τα φρούτα στον αέρα και στη συνέχεια τα έπλυναν για να μιμηθούν τις καθημερινές πρακτικές. Όταν έβαλαν τη μεμβράνη τους πάνω στα μήλα, το SERS εντόπισε τα φυτοφάρμακα στα μήλα, παρόλο που οι χημικές ουσίες υπήρχαν σε χαμηλές συγκεντρώσεις.
Η ερευνητική ομάδα μπόρεσε επίσης να επιλύσει με σαφήνεια τις υπογραφές διάσπαρτου φωτός για κάθε φυτοφάρμακο στα μήλα που ψεκάστηκαν με thiram και carbendazim, καθώς και να ανιχνεύσει μόλυνση από φυτοφάρμακα μέσω της φλούδας του φρούτου και στο εξωτερικό στρώμα του πολτού.
Η μελέτη επιβεβαίωσε ότι τα φυτοφάρμακα διαπερνούν το στρώμα της φλούδας και διεισδύουν στο στρώμα του πολτού, περίπου σε βάθος 30 μm (εκατομμυριοστά του μέτρου).
Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι το πλύσιμο από μόνο του θα μπορούσε να είναι ανεπαρκές για την πρόληψη της κατάποσης φυτοφαρμάκων και ότι το ξεφλούδισμα θα ήταν απαραίτητο για την απομάκρυνση πιθανής μόλυνσης από τη φλούδα και τον εξωτερικό πολτό, είπαν οι ερευνητές. Πέρα από τα μήλα, χρησιμοποίησαν επίσης το σύστημα μεμβράνης SERS για την ανίχνευση φυτοφαρμάκων σε αγγούρια, γαρίδες, σκόνη τσίλι και ρύζι.
Περισσότερες πληροφορίες: Zewan Lin, Xiaotong Fu, Ke Zheng, Shaobo Han, Chaoji Chen, Dongdong Ye. Cellulose Surface Nanoengineering for Visualizing Food Safety. Nano Letters, 2024; DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01513.
