美國的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種基于石墨烯的電化學(xué)傳感器，該傳感器能夠比標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試更快地檢測(cè)食品中的組胺（過敏原）和毒素。

該團(tuán)隊(duì)使用氣溶膠噴射印刷技術(shù)創(chuàng)建了傳感器。通過軟件控制按需更改圖案幾何形狀的能力實(shí)現(xiàn)了快速原型設(shè)計(jì)和傳感器布局的高效優(yōu)化。

來自西北大學(xué)的資深作者M(jìn)ark Hersam教授評(píng)論了這些發(fā)現(xiàn)，并發(fā)表在IOP出版的2-D Materials雜志上。他說：“我們開發(fā)了可氣噴的可印刷石墨烯油墨，可有效探索不同的器件設(shè)計(jì)，這對(duì)于優(yōu)化傳感器響應(yīng)至關(guān)重要�！�

作為僅在需要的地方沉積材料并因此減少浪費(fèi)的增材制造方法，氣溶膠噴射印刷傳感器價(jià)格低廉，易于制造且便于攜帶。這可能使它們可以在需要對(duì)食品樣品進(jìn)行連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)以確定和保持產(chǎn)品質(zhì)量的地方以及其他應(yīng)用中使用。

愛荷華州立大學(xué)的資深作者Carmen Gomes教授說：“氣溶膠噴射印刷是該傳感器發(fā)展的基礎(chǔ)。碳納米材料（例如石墨烯）具有獨(dú)特的材料特性，例如高電導(dǎo)率，表面積和生物相容性，可以顯著改善電化學(xué)傳感器的性能。

“但是，由于現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)傳感器通常是一次性的，因此它們需要適用于低成本，高通量和可擴(kuò)展制造的材料。氣溶膠噴射印刷為我們提供了這一點(diǎn)�！�

該團(tuán)隊(duì)在柔性基板上創(chuàng)建了高分辨率的叉指電極（IDE），通過將單克隆抗體與通過CO2熱退火工藝在石墨烯表面上產(chǎn)生的氧部分共價(jià)連接，將其轉(zhuǎn)換為組胺傳感器。

然后，他們?cè)诰彌_溶液（PBS）和魚湯中測(cè)試了傳感器，以了解它們?cè)跈z測(cè)組胺中的有效性。

愛荷華州立大學(xué)的合著者Kshama Parate說：“我們發(fā)現(xiàn)該石墨烯生物傳感器可以檢測(cè)到PBS和魚肉湯中的組胺，其毒理學(xué)相關(guān)范圍分別為6.25至100百萬分之一（ppm）和6.25至200 ppm。分別具有相似的2.52 ppm和3.41 ppm的檢出限，這些傳感器的結(jié)果非常顯著，因?yàn)轸~中組胺的含量超過50 ppm會(huì)導(dǎo)致不利的健康影響，包括嚴(yán)重的過敏反應(yīng)，例如，可可堿食物中毒。

“值得注意的是，這些傳感器還顯示了33分鐘的快速響應(yīng)時(shí)間，無需對(duì)魚樣品進(jìn)行預(yù)先標(biāo)記和預(yù)處理。這比同等的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試快很多。”

研究人員還發(fā)現(xiàn)，生物傳感器的靈敏度并不受食品樣品中常見的用作封閉劑的大蛋白分子的非特異性吸附的影響。

愛荷華州立大學(xué)的資深作者喬納森·克勞森博士說：“這種類型的生物傳感器可用于食品加工設(shè)施，進(jìn)出口港口以及需要對(duì)食品樣品進(jìn)行連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的超級(jí)市場(chǎng)。這種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)將消除將食品樣品送去實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的需要，這需要額外的處理步驟，增加了組胺分析的時(shí)間和成本，因此增加了食源性疾病和食物浪費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)。

“它還可能用于需要快速監(jiān)測(cè)目標(biāo)分子的其他生物傳感應(yīng)用中，因?yàn)槭褂靡验_發(fā)的免疫傳感方案可以消除樣品預(yù)處理。除了檢測(cè)小的過敏原分子（例如組胺）之外，它還可以用于檢測(cè)通過將固定在傳感器平臺(tái)上的抗體切換為對(duì)檢測(cè)合適的生物目標(biāo)物種具有特異性的抗體，傳感器可以進(jìn)一步滿足特定的應(yīng)用，例如食品病原體（沙門氏菌）。 ，致命的人類疾病（癌癥，HIV）或動(dòng)植物疾病（禽流感，柑橘柑橘）�！�