Ученые Воронежского государственного университета разработали жидкий светящийся сенсор на основе нанокристаллов сульфида серебра, который позволяет быстро выявлять антибиотики тетрациклиновой группы в молоке и по чувствительности сопоставим с более сложными и дорогими методами, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ).
"Такое свечение принципиально отличает наш сенсор от существующих на сегодняшний день аналогов, которые светятся в видимом спектре. Молоко и молекулы тетрациклина под ультрафиолетом тоже испускают свечение в видимой области, из-за чего возникают ложные сигналы, и точность измерений падает. Наш сенсор светится там, где нет "посторонних" сигналов, и это гарантирует чистоту и достоверность оценки", — приводятся слова руководителя проекта, поддержанного грантом РНФ, Тамары Кондратенко, кандидата физико-математических наук, доцента кафедры оптики и спектроскопии Воронежского государственного университета.
Разработка предназначена для контроля содержания тетрациклинов в коровьем молоке. Эти антибиотики широко применяют для лечения и профилактики бактериальных инфекций у коров, однако их остатки могут попадать в молоко, а затем — в организм человека, вызывая аллергические реакции и нарушая микрофлору кишечника. Поэтому на фермах и молокозаводах такие вещества необходимо выявлять быстро и массово, тогда как существующие способы требуют дорогостоящего оборудования и сложной подготовки образцов.
В основе нового решения лежат нанокристаллы сульфида серебра, полученные в ходе простого водного синтеза. Исследователи смешали растворы нитрата серебра и аминокислоты цистеина и выдержали смесь при повышенной температуре. Цистеин закрепился на поверхности нанокристаллов и стал своеобразной "ловушкой" для антибиотиков, прочно связываясь с молекулами лекарства.
Полученный раствор под действием ультрафиолета светится в ближнем инфракрасном диапазоне. Именно это, как следует из работы, стало ключевым преимуществом сенсора: в этой области не возникают ложные сигналы, которые могли бы мешать измерению. Молоко и сами тетрациклины тоже начинают светиться под ультрафиолетом, но в видимом диапазоне, поэтому новый подход позволяет отделить полезный сигнал от фонового.
Как это работает
Схема использования сенсора предельно проста: в небольшой объем раствора добавляют сырое молоко и затем оценивают свечение смеси с помощью спектрофотометра. Если в образце есть тетрациклины, они связываются с нанокристаллами, и свечение сенсора ослабевает. Чем выше концентрация антибиотика, тем слабее сигнал, что позволяет рассчитать содержание вещества в молоке.
Работу сенсора проверили на образцах сырого молока с заранее известным количеством тетрациклина. Испытания показали, что датчик улавливает концентрации антибиотика, сопоставимые с чувствительностью гораздо более сложных и дорогих методов. Это, по оценке авторов, может лечь в основу портативных систем для контроля безопасности продуктов питания на фермах и молочных заводах.
Как отметила Кондратенко, синтез раствора с нанокристаллами занимает около трех часов и не требует сложного оборудования, что делает технологию пригодной для масштабирования и внедрения. Следующим шагом исследователи намерены распространить предложенный подход на другие группы антибиотиков. Результаты исследования опубликованы в журнале Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.