科學(xué)家3D打印石墨烯電極，能夠檢測(cè)食物中的霉菌毒素

2020年6月16日，南極熊從外媒獲悉，來(lái)自南洋理工大學(xué)、布拉格化學(xué)與技術(shù)大學(xué)和沙特國(guó)王大學(xué)的一個(gè)研究小組，已經(jīng)3D打印出能夠檢測(cè)食品中霉菌毒素的電極。科學(xué)家們?cè)谧罱�一期的《Electrochemistry Communications》雜志上詳細(xì)介紹了他們的工作。

△打印電極并進(jìn)行預(yù)處理，圖片來(lái)自南洋理工大學(xué)

霉菌毒素

霉菌毒素玉米赤霉烯酮（ZEA）是一種有毒的次級(jí)代謝物。它是由真菌中的鐮刀菌種產(chǎn)生的，通常存在于含小麥的玉米制品中，如麥片。在一定條件下，ZEA會(huì)導(dǎo)致食品發(fā)霉，食用后對(duì)人體有害。據(jù)研究，被污染的產(chǎn)品可導(dǎo)致人類患癌甚至死亡。因此，及時(shí)、可靠的檢測(cè)ZEA的方法對(duì)于食品檢驗(yàn)人員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，可以減輕ZEA的擴(kuò)散，保證食品儲(chǔ)存設(shè)施中的產(chǎn)品安全，直到它們進(jìn)入貨架。

玉米上生長(zhǎng)的霉菌毒素，圖片來(lái)自世界糧食網(wǎng)

3D打印石墨烯電極

團(tuán)隊(duì)首先在Autodesk Fusion 360 CAD軟件中設(shè)計(jì)了電極。設(shè)計(jì)包括一個(gè)1.6毫米厚的圓盤，連接到一個(gè)長(zhǎng)約4.5厘米的矩形桿上。打印是在Prusa i3 MK3 FDM 3D打印機(jī)上完成的，電極由石墨烯/PLA線材制成。一旦打印，電極必須進(jìn)行預(yù)處理，以增加其對(duì)ZEA的敏感性。他們?cè)贒MF溶液中浸泡十分鐘，并用乙醇和去離子水清洗。結(jié)果，PLA外部層被去除，內(nèi)部的石墨烯被暴露和激活。

將3D打印電極與一組標(biāo)準(zhǔn)的Ag/AgCl電極進(jìn)行比較，雖然它們的電活性不高，但石墨烯組在檢測(cè)ZEA方面仍然做得相當(dāng)好。研究人員計(jì)算出，在ZEA濃度的廣泛范圍內(nèi)（10 - 300μM），線性響應(yīng)為r=0.995 。最終，研究小組得出結(jié)論，他們的工作適合做概念驗(yàn)證，為專注于3D打印電化學(xué)裝置的食品安全和分析的研究打開(kāi)了很大的可能性。

(A)控制電極和 (B)激活的3D打印石墨烯電極的校準(zhǔn)圖，圖片來(lái)自南洋理工大學(xué)

更多的研究細(xì)節(jié)可以在題為 "3D-printed electrodes for the detection of mycotoxins in food"的論文中找到。該論文由Muhammad Zafir Mohamed Nasir、Filip Novotny、Osamah Alduhaish和Martin Pumera共同撰寫。


編譯自：3dprintingindustry