Ученые РФ создали светящийся сенсор для быстрого поиска антибиотиков в молоке

МОСКВА, 17 марта. /Новости науки/. Российские ученые разработали жидкий светящийся сенсор, который позволяет быстро выявлять антибиотики тетрациклиновой группы в молоке. По чувствительности новый подход сопоставим с более сложными и дорогими методами, поэтому в будущем он может стать основой для портативных систем контроля качества продукции на фермах и молочных заводах, сообщает пресс-служба 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 в сообщении слова руководителя проекта, поддержанного грантом РНФ, кандидата физико-математических наук, доцента кафедры оптики и спектроскопии Воронежского государственного университета Тамары Кондратенко.

Как отмечают авторы, антибиотики тетрациклиновой группы широко применяются для лечения и профилактики бактериальных инфекций у коров. Однако остатки этих препаратов могут попадать в молоко, а затем — в организм человека, вызывая аллергические реакции и нарушения микрофлоры кишечника.

Поэтому на фермах и молочных предприятиях контролируют содержание таких веществ в продукции. Существующие методы анализа, однако, часто требуют дорогого оборудования и сложной подготовки проб, что затрудняет быструю и массовую проверку больших партий молока.

Исследователи из Воронежского государственного университета предложили более простой подход, создав сенсор на основе нанокристаллов сульфида серебра. Это соединение выбрали благодаря его способности светиться под действием ультрафиолетового излучения.

Нанокристаллы были получены в ходе простого водного синтеза: ученые смешали растворы нитрата серебра и аминокислоты цистеин, после чего выдержали смесь при повышенной температуре. Цистеин закрепился на поверхности нанокристаллов и стал выполнять роль своеобразной «ловушки» для молекул антибиотика, связываясь с ними.

В результате исследователи получили раствор, который под действием ультрафиолета светится в ближнем инфракрасном диапазоне. Именно эта особенность стала ключевым преимуществом разработки, поскольку в этом диапазоне не возникает ложных сигналов от самого молока или антибиотиков.

Сенсор работает просто: в небольшое количество раствора с нанокристаллами добавляют образец сырого молока, после чего оценивают свечение смеси с помощью спектрофотометра. Если в молоке присутствуют тетрациклины, они связываются с нанокристаллами, и исходное свечение сенсора ослабевает. Чем выше концентрация антибиотика, тем слабее становится сигнал.

Такая зависимость позволяет определить содержание тетрациклина в образце. Авторы проверили работу сенсора на пробах сырого молока, в которые заранее добавили известные количества антибиотика.

Испытания показали, что новый датчик способен обнаруживать тетрациклин с чувствительностью, сопоставимой с гораздо более сложными и дорогими аналитическими методами. Это, по мнению исследователей, открывает возможность для более простого и дешевого контроля безопасности молочной продукции.

«Важно отметить, что синтезировать раствор с нанокристаллами очень просто: весь процесс занимает около трех часов и не требует использования сложного оборудования. Это позволит легко масштабировать технологию и внедрить ее на производства. В будущем мы планируем распространить предложенную технологию на другие группы антибиотиков», - отметила Кондратенко.

Результаты исследования, опубликованы в журнале Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.