美国的研究人员已经开发出一种基于石墨烯的电化学传感器，该传感器能够比标准实验室测试更快地检测食品中的组胺（过敏原）和毒素。

该团队使用气溶胶喷射印刷技术创建了传感器。通过软件控制按需更改图案几何形状的能力实现了快速原型设计和传感器布局的高效优化。

来自西北大学的资深作者Mark Hersam教授评论了这些发现，并发表在IOP出版的2-D Materials杂志上。他说：“我们开发了可气喷的可印刷石墨烯油墨，可有效探索不同的器件设计，这对于优化传感器响应至关重要。”

作为仅在需要的地方沉积材料并因此减少浪费的增材制造方法，气溶胶喷射印刷传感器价格低廉，易于制造且便于携带。这可能使它们可以在需要对食品样品进行连续现场监测以确定和保持产品质量的地方以及其他应用中使用。

爱荷华州立大学的资深作者Carmen Gomes教授说：“气溶胶喷射印刷是该传感器发展的基础。碳纳米材料（例如石墨烯）具有独特的材料特性，例如高电导率，表面积和生物相容性，可以显着改善电化学传感器的性能。

“但是，由于现场电化学传感器通常是一次性的，因此它们需要适用于低成本，高通量和可扩展制造的材料。气溶胶喷射印刷为我们提供了这一点。”

该团队在柔性基板上创建了高分辨率的叉指电极（IDE），通过将单克隆抗体与通过CO2热退火工艺在石墨烯表面上产生的氧部分共价连接，将其转换为组胺传感器。

然后，他们在缓冲溶液（PBS）和鱼汤中测试了传感器，以了解它们在检测组胺中的有效性。

爱荷华州立大学的合著者Kshama Parate说：“我们发现该石墨烯生物传感器可以检测到PBS和鱼肉汤中的组胺，其毒理学相关范围分别为6.25至100百万分之一（ppm）和6.25至200 ppm。分别具有相似的2.52 ppm和3.41 ppm的检出限，这些传感器的结果非常显着，因为鱼中组胺的含量超过50 ppm会导致不利的健康影响，包括严重的过敏反应，例如，可可碱食物中毒。

“值得注意的是，这些传感器还显示了33分钟的快速响应时间，无需对鱼样品进行预先标记和预处理。这比同等的实验室测试快很多。”

研究人员还发现，生物传感器的灵敏度并不受食品样品中常见的用作封闭剂的大蛋白分子的非特异性吸附的影响。

爱荷华州立大学的资深作者乔纳森·克劳森博士说：“这种类型的生物传感器可用于食品加工设施，进出口港口以及需要对食品样品进行连续现场监测的超级市场。这种现场检测将消除将食品样品送去实验室检测的需要，这需要额外的处理步骤，增加了组胺分析的时间和成本，因此增加了食源性疾病和食物浪费的风险。

“它还可能用于需要快速监测目标分子的其他生物传感应用中，因为使用已开发的免疫传感方案可以消除样品预处理。除了检测小的过敏原分子（例如组胺）之外，它还可以用于检测通过将固定在传感器平台上的抗体切换为对检测合适的生物目标物种具有特异性的抗体，传感器可以进一步满足特定的应用，例如食品病原体（沙门氏菌）。 ，致命的人类疾病（癌症，HIV）或动植物疾病（禽流感，柑橘柑橘）。”