Onderzoekers hebben de gefossiliseerde resten van algen gebruikt om een ​​belangrijke stap te zetten om schadelijke verontreinigingen in voedsel gevoeliger te kunnen detecteren.

De bevindingen zijn belangrijk omdat de statistieken voor door voedsel overgedragen ziekten een grimmig beeld schetsen:elk jaar worden 48 miljoen mensen ziek van bedorven voedsel, 128, 000 belanden in het ziekenhuis, en 3, 000 sterven, volgens de Centers for Disease Control and Prevention.

Het werk van Alan Wang van het College of Engineering van de Oregon State University en medewerkers in China betrof diatomiet, die is afgeleid van gefossiliseerde celwanden van diatomeeën, en gouden nanodeeltjes.

Diatomeeën, waarvan de soorten meer dan 200 zijn, 000, hebben een groot potentieel voor biosensing, met hun ingewikkelde celwanden, bekend als frustules, veelbelovende toepassingen van nanotechnologie aan te bieden.

Diatomiet, Wang merkt op, "is in wezen samengesteld uit gehydrateerd biosilica met periodieke nanoporiën en het bezit fotonische kristalkenmerken."

Die eigenschappen stellen de nanostructuur in staat om de beweging van licht te veranderen - denk aan de irisatie van opalen, edelstenen waarmee diatomeeën zijn vergeleken.

"Bij dit onderzoek de fotonische kristalkenmerken verbeteren de optische veldintensiteit, wat betekent detectie met grotere gevoeligheid, " zei Wang, universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek.

Onderzoekers gebruikten diatomiet als de matrix van een dunnelaagchromatografieplaat en ook als substraat voor oppervlakteversterkte Raman-verstrooiing.

Dunnelaagchromatografie, of TLC, is al lang eenvoudige technologie die veel wordt gebruikt bij het scheiden van kleine moleculen, en oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopie, bekend als SERS, is een detectieplatform voor chemische en biologische agentia.

"Tegelijkertijd SERS en TLC kunnen een krachtige methode voor on-site identificatie van verontreinigingen creëren die eenvoudig en snel is en geen ingewikkelde voorbewerking van monsters vereist, ' zei Wang.

Wang en onderzoekers van twee universiteiten in China - Liaoning Shihua University en Shandong University of Science and Technology - bouwden een "lab on a chip" fotonisch kristalapparaat dat met succes histamine in zalm en tonijn controleerde.

"Histamine komt van de ontbinding van het vlees, " zei Wang. "Het heeft geen geur en geen smaak en consumptie resulteert in symptomen zoals hoofdpijn en huiduitslag. Verse vis bevat meestal verwaarloosbare hoeveelheden histamine, maar sommige vissen zoals tonijn en sardines zijn bijzonder vatbaar voor de productie ervan als ze niet goed worden bewaard voor consumptie."

Niet alleen is het voor mensen onmogelijk om te weten of ze histamine eten, historisch was het ook moeilijk om het wetenschappelijk te detecteren.

"In oplossing is het heel gemakkelijk, maar begraven in voedsel is het erg moeilijk, simpelweg vanwege alle achtergrondinterferentie als gevolg van de gecompliceerde componenten van het vlees, "zei hij. "Eiwitten, vetten, koolhydraten, ze verdoezelen allemaal het signaal van histamine wanneer je het probeert te detecteren."

Maar de fotonische kristaleigenschappen van diatomiet werken als een innovatief, krachtige versterker voor optische detectie.

"De gouden nanodeeltjes en de diatomietlaag leveren bijna 10 keer de SERS-signaalintensiteit in vergelijking met een gewone silicagelchromatografieplaat, " zei Wang. "We hebben een eenvoudig en goedkoop apparaat gemaakt om verontreinigingen te isoleren en te identificeren. Dit on-chip-apparaat kan worden toegepast als een goedkope en robuuste biosensor voor het monitoren van een verscheidenheid aan schadelijke ingrediënten in voedselmonsters."