火焰納米顆粒沉積用于生產強大的納米傳感器，可以在幾分鐘內檢測到蘋果表面的農藥殘留。圖片來源：李海鵬和 Georgios A Sotiriou。

瑞典卡羅林斯卡學院的研究人員開發(fā)了一種微型傳感器，可在幾分鐘內檢測水果上的農藥。這項技術在《科學》雜志的一篇論文中被描述為概念驗證，它使用由銀制成的火焰噴涂納米粒子來增加化學物質的信號。雖然仍處于早期階段，但研究人員希望這些納米傳感器可以幫助在食用前發(fā)現食品農藥。

卡羅林斯卡醫(yī)學院微生物、腫瘤和細胞生物學系研究員 Georgios Sotiriou 說：“報告顯示，在歐盟銷售的所有水果中，多達一半含有農藥殘留，大量殘留與人類健康問題有關�！焙驮撗芯康耐ㄓ嵶髡��！叭欢�，目前在消費前檢測單一產品上的農藥的技術在實踐中受到傳感器成本高和制造繁瑣的限制。為了克服這個問題，我們開發(fā)了廉價且可重復的納米傳感器，可用于監(jiān)測水果農藥的痕跡在——例如——商店�！�

新的納米傳感器采用了 1970 年代的發(fā)現，稱為表面增強拉曼散射 (SERS)，這是一種強大的傳感技術，可以將金屬表面上生物分子的診斷信號增加超過 100 萬倍。該技術已用于多個研究領域，包括化學和環(huán)境分析以及檢測各種疾病的生物標志物。然而，迄今為止，高生產成本和有限的批次間重現性阻礙了食品診斷的廣泛應用。

火焰噴涂技術

在目前的研究中，研究人員通過使用火焰噴涂（一種成熟且具有成本效益的金屬涂層沉積技術）創(chuàng)建了一種 SERS 納米傳感器，以將銀納米粒子的小液滴輸送到玻璃表面。

“火焰噴涂可用于在大面積上快速生產均勻的 SERS 薄膜，消除了可擴展性的關鍵障礙之一，”Sotiriou 實驗室的博士后研究員、該研究的作者李海鵬說。

然后，研究人員微調了單個銀納米粒子之間的距離，以提高它們的靈敏度。為了測試它們的物質檢測能力，他們在傳感器頂部涂上一層薄薄的示蹤染料，并使用光譜儀來揭示它們的分子指紋。研究人員表示，這些傳感器可靠且均勻地檢測到分子信號，并且在 2.5 個月后再次測試時它們的性能保持不變，這強調了它們的保質期潛力和大規(guī)模生產的可行性。

檢測到蘋果上的農藥

為了測試傳感器的實際應用，研究人員對它們進行了校準，以檢測低濃度的對硫磷-乙基，這是一種在大多數國家被禁止或限制的有毒農業(yè)殺蟲劑。將少量對硫磷-乙基放在蘋果的一部分上。隨后用棉簽收集殘留物，棉簽浸入溶液中以溶解農藥分子。溶液滴在傳感器上，這證實了農藥的存在。

“我們的傳感器可以在不破壞水果的情況下在五分鐘內檢測到蘋果表面的農藥殘留，”李海鵬說�！半m然它們需要在更大規(guī)模的研究中得到驗證，但我們?yōu)橄�費前的大規(guī)模食品測試提供了概念驗證的實際應用�！�

接下來，研究人員希望探索納米傳感器是否可以應用于其他領域，例如在資源有限的環(huán)境中發(fā)現特定疾病的生物標志物。