De strijd om leefruimte betreft niet alleen mensen en dieren, maar kan ook betrekking hebben op schimmels. Wanneer schimmel (schimmels) het voedsel besmetten in het geval van een slechte omgeving voor de ontwikkeling ervan, stelt het dat er tweede metabolieten - mycotoxinen - moeten worden geproduceerd om de groei van een andere schimmel op dezelfde stof te voorkomen. Een van de mycotoxinen heeft geen effect op dieren en op mensen, anderen kunnen het drastische effect op de gezondheid veroorzaken. Tegenwoordig is de gangbare methode voor voedsel- en diervoederanalyses op mycotoxinen gebaseerd op gecompliceerde analisten op basis van High Performance Liquid Chromatography-methoden.

Een internationaal team van onderzoekers van het Biosense Institute (Servië), Nationale onderzoeksuniversiteit voor elektronische technologie (Rusland), en de Universiteit van Texas in Austin (VS) heeft een snelle mycotoxinesensor in het veld ontwikkeld op basis van grafeen-veldeffecttransistor (GFET). De auteurs gebruiken zowel de microtechnologische fabricagemethode om GFET te produceren om in vloeistof te kunnen werken als de biologische functionalisering door covalente binding aan het oppervlak van het biologische herkenningselement op basis van een specifiek aptamer. De veranderingen in de aptamerconfiguratie tijdens de binding met mycotoxinen leiden tot een gating-effect op de ladingsdragers in het grafeenkanaal.

De auteurs demonstreerden de hoge snelheid van ochratoxine A (OTA) detectie in bufferoplossing en in reals-monsters (spiked wine). Ze vertoonden een hoge gevoeligheid voor OTA-concentratie tot 4 pg/ml gedurende de reactietijd van 5 minuten. Bovendien demonstreerden de auteurs de regeneratie van de sensor door te wassen in een ureumoplossing die meervoudig gebruik mogelijk maakt.

Deze studie biedt een eerste stap in de voortgang van de ontwikkeling van multyarray on-chip op grafeen gebaseerde sensoren voor de analyse van meerdere mycotoxinen in voedingsmiddelen en dranken. Het ontwikkelen van de microtechnologie-compatibele technologie voor lokale en selectieve aptamerbinding kan sensoren voorzien van talrijke transistors voor specifieke componentenanalyse. Aanvullend, dergelijke op GFET gebaseerde sensoren kunnen eenvoudig worden geïntegreerd in IoT- en mobiele telefoonplatforms. De studie toont aan dat de volledig geïntegreerde mycotoxinesensor met hoge gevoeligheid, snel antwoord, en een hoog dynamisch bereik van toxineconcentraties is mogelijk door de juiste grafeen-FET-functionalisatie.

De onderzoekers bespreken hun technologie verder in gifstoffen , een MDPI-publicatie.