System czujnikowy do oceny bezpieczeństwa nanocząstek
Finansowany ze środków UE projekt INSTANT (Innovative sensor for the fast analysis of nanoparticles in selected target products) zmienił ten stan rzeczy dzięki opracowaniu taniego, działającego w miejscu przeznaczenia i zintegrowanego urządzenia umożliwiającego wykrywanie i kwalifikację ENP w złożonych próbach, na przykład produktach spożywczych czy kosmetykach. Naukowcy wybrali i wytworzyli w celu poddania analizie różne rodzaje ENP o różnorodnych właściwościach: nanocząstki srebra, złota, tlenku cynku i tlenku tytanu. Wśród przebadanych próbek znalazły się produkty spożywcze, soki i ekrany przeciwsłoneczne zawierające te ENP. Uczestnicy projektu INSTANT zoptymalizowali i ustandaryzowali techniki przygotowywania próbek, aby umożliwić skuteczną ekstrakcję, detekcję i oznaczanie ENP. Ważnym sukcesem było opracowanie ogólnego protokołu ekstrakcji. Konsorcjum opracowało i zbadało możliwość wykorzystania polimerów ze śladem molekularnym (MIP) i dostosowanych nanorurek węglowych (tCNT) jako materiałów detekcyjnych. Wprowadzono je do elementów rozpoznających, aby stworzyć wydajne matryce czujników, pozwalające na bezznacznikowe wykrywanie optyczne i elektrochemiczne w charakterystyce fizykochemicznej ENP. Zespół czujnikowy łączy też zaawansowaną fluidykę z modułowym i łatwym w użyciu ogniwem przepływowym, które ułatwia równoległy odczyt parametrów optycznych i elektrochemicznych na jednym przetworniku. Innowacyjne urządzenie umożliwia jednoczesną detekcję różnych rodzajów ENP. Naukowcy wykorzystali moduły przygotowywania próbek, detekcji i elektroniki w dwóch prototypach przeznaczonych do pracy w miejscu badania oraz w laboratorium. Do oceny działania prototypów użyto wyłącznie funkcjonalizowanych tCNT na bazie prawdziwych próbek. Wykorzystanie MIP okazało się zbyt pracochłonne jak na przewidziane ramy czasowe projektu. Prototypy wyposażono też w oprogramowanie przetwarzające służące do oceny chemometrycznej oraz interfejsy komunikacyjne i graficzne. Wyniki badań poddano walidacji w ramach podejścia cyklicznego, a uczeni udoskonalili komponenty demonstratora INSTANT, aby dodatkowo zoptymalizować jego wydajność. Informacje o wynikach projektu rozpowszechniano w szeregu publikacji, na konferencjach, w komunikatach prasowych, na targach i wystawach oraz w materiałach audio i wideo. Zespół INSTANT opracował w pełni zintegrowane i przetestowane urządzenie umożliwiające monitorowanie i analizę ENP znajdujących się w kosmetykach, produktach spożywczych i napojach. Urządzenia takie przydadzą się w tworzeniu opartych na dowodach naukowych regulacji pozwalających na czytelne znakowanie produktów. Ponadto, rozwiązania te mogą znaleźć zastosowanie w czujnikach do wykrywania toksycznych cząstek lub patogenów w środowisku. Oprócz zwiększenia konkurencyjności konsorcjum, projekt przyniesie korzyści użytkownikom końcowym w postaci wzrostu zaufania konsumentów w stosunku do bezpieczeństwa produktów zawierających ENP.
Słowa kluczowe
Czujnik, bezpieczeństwo, sztuczne nanocząstki, INSTANT, protokół ekstrakcji, polimery ze śladem molekularnym, dostosowane nanorurki węglowe, prototyp
