Бумажные микрофлюидные чипы — многообещающая платформа для обеспечения быстрого обнаружения (благодаря их размеру), высокой пропускной способности, ценовой доступности и низкого потребления ресурсов
Безопасность и качество пищевых продуктов имеют первостепенное значение для обеспечения жизни и благополучия населения. Решение данной проблемы требует всестороннего понимания различных факторов, которые могут поставить под угрозу безопасность пищевых продуктов. Эти факторы могут быть классифицированы на основе их происхождения и характеристик. Они включают:
патогенные бактерии;
загрязняющие окружающую среду вещества (например, ионы тяжелых металлов, стойкие органические загрязнители);
несанкционированное или неправомерное использование пищевых добавок;
загрязнение при производстве пищевых продуктов (например, остатки пестицидов и ветеринарных препаратов);
токсины, присутствующие в пищевом сырье (например, плесень, растения, морские водоросли);
пищевые аллергены.
Разработка эффективных и чувствительных технологий для обнаружения потенциальных вредных элементов на каждом этапе цепочки пищевой промышленности имеет значительные практические последствия для здоровья и предотвращения опасных для жизни ситуаций.
В настоящее время для выявления опасных веществ доступны пять инструментальных методов (газовая хроматография, высокоэффективная жидкостная хроматография, масс-спектрометрия, полимеразная цепная реакция и иммуноанализы). Эти методы является точным и надежным, но имеют ограничения, такие как дорогостоящие приборы, длительные циклы, большое физическое потребление и требования к работе профессионалов, что делает их непригодными для быстрого и портативного обнаружения пищевых продуктов на месте в режиме реального времени.
В свете этого появилась потребность в разработке технологий тестирования безопасности пищевых продуктов быстрым, точным и общедоступным методом.
Разработка микрофлюидных чипов на бумажной основе предполагает проникновение гидрофобных материалов в гидрофильные бумажные волокна с использованием различных методов.
Микрофлюидика на бумажной основе — это микрофлюидные устройства, состоящие из ряда гидрофильных волокон целлюлозы или нитроцеллюлозы, которые транспортируют жидкость от входного отверстия через пористую среду к желаемому выходному отверстию или области устройства посредством капиллярного действия.
Выбор подходящей бумаги имеет решающее значение для производства чипов. Выбранная бумага должна обладать достаточной механической прочностью, чтобы противостоять деформации в жидких средах, проявлять соответствующую гидрофильность или гидрофобность для образования тестовых участков и демонстрировать химическую стабильность без реакции с образцами. В зависимости от конкретных требований к чипам могут быть применены различные методы обработки. Внедрение разнообразных методов анализа на бумажных платформах не только повысит эффективность тестирования безопасности пищевых продуктов, но и приведет к переходу от качественного анализа к полуколичественному наряду с высокочувствительным и селективным обнаружением. Еще одним немаловажным фактором является способность синхронизации со смартфоном и прослеживаемость в реальном времени.
Например, для обнаружения фальсификации в молоке, была разработана тест-полоска на бумажной основе с боковым потоком. Бумажный сенсор использует специальные ДНК-зонды для усиления видоспецифичных последовательностей ДНК и визуальных свойств наноагрегатов золота. Аналогичным образом была разработана бумажная микрофлюидная лаборатория на чипе для обнаружения загрязнения пальмовым маслом подсолнечного масла. В сочетании с колориметрическим методом обнаружения можно было визуально определить, есть ли фальсификации в пищевом масле. Несмотря на выдающийся успех в быстром контроле, крайне важно учитывать определенные параметры, влияющие на аналитические характеристики бумажных устройств, для удовлетворения специфических требований различных областей контроля.
Вопросы безопасности пищевых продуктов и загрязнения, непосредственно связанные со здоровьем человека и социальной гармонией, привлекали внимание всего мира в течение длительного периода. И в современном обществе просто необходимо рассматривать и изучать новые способы определения загрязнений, посторонних примесей для поддержания качества потребляемой пищевой продукции и здоровья населения.
Источник:
Микрофлюидные чипы на бумажной основе для обнаружения факторов опасности пищевых продуктов: изготовление, модификация и применение / MDPI — Publisher of Open Access Journals [Электронный ресурс]. — URL: https://www.mdpi.com/2304−8158/12/22/4107 — Загл. с экрана.
