この MIT デバイスは、修正されたカーボン ナノチューブに基づいており、肉の腐敗によって生成されるアミンを検出できます。
MIT の化学者は、腐敗した肉から放出されるガスを検出できる安価なポータブル センサーを開発しました。これにより、消費者は食料品店や冷蔵庫にある肉が安全に食べられるかどうかを判断できます。
MIT の John D. MacArthur 化学教授である Timothy Swager は、化学的に修飾されたカーボン ナノチューブで構成されるセンサーは、パッケージの有効期限よりもはるかに正確な安全性情報を提供する「スマート パッケージ」に配置される可能性があると述べています。
また、食品廃棄物を削減できる可能性があると彼は付け加えます。 「人々は、おそらく悪くないものを絶えず捨てています」と、ジャーナル Angewandte Chemie で今週、新しいセンサーについて説明した論文の上級著者である Swager は言います。
この論文の筆頭著者は、大学院生のソフィー・リューです。他の著者は、元ラボ技術者のアレクサンダー・ペティとポスドクのグラハム・サザマです。
このセンサーは、果物の熟度を検出するものを含め、Swager の研究室が近年開発した他のカーボン ナノチューブ デバイスと似ています。これらのデバイスはすべて同じ原理で動作します。カーボン ナノチューブは、特定のガスの存在下で電流を運ぶ能力が変化するように化学的に修飾することができます。
この場合、研究者は金属ポルフィリンと呼ばれる金属含有化合物でカーボンナノチューブを修飾しました。金属ポルフィリンは、いくつかの窒素含有環に結合した中心金属原子を含んでいます。血液中で酸素を運ぶヘモグロビンは、鉄を中心原子とする金属ポルフィリンです。
このセンサーでは、研究者は中心にコバルトを含む金属ポルフィリンを使用しました。メタロポルフィリンは、アミンと呼ばれる窒素含有化合物への結合に非常に優れています。研究者にとって特に興味深いのは、肉の腐敗によって生成されるプトレシンやカダベリンなど、いわゆる生体アミンでした。
コバルト含有ポルフィリンがこれらのアミンのいずれかに結合すると、カーボン ナノチューブの電気抵抗が増加し、簡単に測定できます。
「これらのポルフィリンを使用して、デバイス全体に電位を印加し、電流を監視する非常に単純なデバイスを製造します。デバイスが肉の腐敗のマーカーであるアミンに遭遇すると、デバイスの電流が低下します」と Liu 氏は言います。
この研究では、研究者は、豚肉、鶏肉、タラ、サーモンの 4 種類の肉でセンサーをテストしました。彼らは、冷蔵すると、4つのタイプすべてが4日間新鮮に保たれることを発見しました.冷蔵しないままにしておくと、サンプルはすべて腐敗しましたが、速度はさまざまでした.
肉の腐敗の兆候を検出できるセンサーは他にもありますが、通常は大型で高価な機器であり、操作には専門知識が必要です。 「私たちの利点は、これらが最も安価で、最小で、製造が最も簡単なセンサーであることです」と Swager 氏は言います。
「食中毒の予防、全体的な顧客満足度の向上、食料品店や消費者の家庭での食品廃棄の削減など、肉や魚製品の鮮度をリアルタイムで測定するための安価なセンサーを持つことには、いくつかの潜在的な利点があります。」 Roberto Forloni は、食品包装の大手サプライヤーである Sealed Air のシニア サイエンス フェローであり、研究チームの一員ではなかったと述べています。
この新しいデバイスは電力もほとんど必要とせず、Swager の研究室が最近開発したワイヤレス プラットフォームに組み込むことができ、通常のスマートフォンでこのようなカーボン ナノチューブ センサーからの出力を読み取ることができます。
研究者はこの技術の特許を申請しており、商用開発のライセンスを取得したいと考えています。この研究は、MIT の兵士ナノテクノロジー研究所を通じて、国立科学財団と陸軍研究局によって資金提供されました。
出版物 :Sophie F. Liu, et al., “Single-Walled Carbon Nanotube/Metalloporphyrin Composites for the Chemiresistive Detection of Amines and Meat Spoilage,” Angewandte Chemie International Edition, 2015; DOI:10.1002/anie.201501434
画像:ソフィー・リュー
