Zwei neu entwickelte, kostengünstige Tests, die Nanopartikel zum Nachweis von Chemikalien verwenden, können winzige Mengen von zwei potenziell schädlichen Herbiziden in Obst, Gemüse und deren Produkten genau messen.
Berichterstattung im Tagebuch Lebensmittelchemie, verwendete ein Forschungsteam der Washington State University zwei Testmethoden, um die Niveaus von zwei Herbiziden, nämlich Atrazin und Acetochlor, in Proben von Äpfeln, Erdbeeren, Kohl, Mais und Fruchtsäften zu messen. Die Arbeit zeigt die Praxistauglichkeit ihrer einfach anzuwendenden und kostengünstigen Testmethoden.
„Wir haben diese Technologie für die Erkennung echter Proben angewendet – was ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Kommerzialisierung ist“, sagte Annie Du, Forschungsprofessorin an der School of Mechanical and Materials Engineering der WSU und Hauptforscherin des Projekts.
Die Food and Drug Administration (FDA) testet regelmäßig eine breite Palette von Waren auf etwa 800 Pestizidrückstände, und die Hersteller sind verpflichtet, die chemischen Rückstände auf Lebensmitteln unter einem bestimmten, als sicher geltenden Niveau zu halten. Die beiden von den Forschern gemessenen Herbizide werden in den USA in großem Umfang in der Pflanzenproduktion eingesetzt. Bei hohen Expositionen sind sie potenziell toxisch für Menschen und wurden mit einer Reihe von Krankheiten in Verbindung gebracht, von Allergien über Hormonstörungen bis hin zu Krebs.
Die Durchführung der Tests erfordert jedoch derzeit hochentwickelte und teure Instrumente sowie einen ausgebildeten Techniker.
„Wir möchten eine kostengünstige Methode entwickeln, die im Feld oder im Labor eingesetzt werden kann“, sagte Bernie Van Wie, korrespondierender Autor des Papiers und Professor an der Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering der WSU .
In den vergangenen Jahren haben die Forscher ihre Idee entwickelt und patentiert, die Nanopartikel aus Palladium und Platin nutzt, um das Signal von Molekülen zu verstärken. Die Nanopartikel binden an einen Antikörper, der die Chemikalie erkennt, und stimulieren dann die Produktion eines Signals. Die Verstärkung ermöglicht es den Forschern zu wissen, dass winzige Mengen der Chemikalien vorhanden sind und in welcher Menge.
In dieser neuesten Arbeit verwendeten die Forscher die Nanopartikel in zwei Arten von Tests, um zwei Chemikalien gleichzeitig zu messen. Die Chemikalien wurden in Obst- und Gemüseproben versetzt, die in einem Mixer püriert wurden.
Einer der Tests verwendet die Palladium-Platin-Nanopartikel, um eine Reaktion zu katalysieren, die eine Farbänderung in einer Probe verursacht, wenn das Herbizid vorhanden ist. Der Test kann mit einer kleinen Einheit durchgeführt werden, die ins Feld getragen werden kann. Der andere von den Forschern entwickelte Test verwendet das Nanopartikel in einem kostengünstigen Papierstreifen, der wie ein COVID-19- oder Schwangerschaftstest aussieht und mit einem Smartphone-Lesegerät gelesen werden kann.
Die Tests waren empfindlich genug, um die Chemikalien bis zu den maximal akzeptablen Konzentrationen zu messen, und wurden mit herkömmlichen Testmethoden validiert.
„Wir sind tatsächlich in der Lage, unterhalb der maximalen Konzentrationsgrenzen nachzuweisen, ob sich Pestizide oder Herbizide in der Probe befinden“, sagte Van Wie. „Das ist gut, denn obwohl dies mit anderen Methoden möglich ist, ist diese Methode kostengünstig und im Feld tragbar.“
Mehr Informationen:
Eunice Y. Kwon et al, Gleichzeitiger Nachweis von zwei Herbiziden in Obst und Gemüse mit Nanopartikel-gebundenem Immunosorbent und Lateral-Flow-Immunoassays, Lebensmittelchemie (2022). DOI: 10.1016/j.foodchem.2022.133955