Исследователи из РТУ МИРЭА совместно с Тульским государственным университетом, Харбинским технологическим университетом и компанией «Эконикс-Эксперт» разработали биосенсор, одновременно определяющий четыре компонента в напитках: глюкозу, молочную кислоту, этанол и крахмал. Анализ занимает от одной до двух минут, сообщили представители РТУ МИРЭА.
Устройство использует природные ферменты-катализаторы, каждый из которых избирательно реагирует на определённое вещество. Главной проблемой таких систем была недолговечность вспомогательных молекул, быстро теряющих активность. Российские учёные решили эту задачу с помощью биосовместимого геля на основе белка альбумина. В гелевую матрицу встроены молекулы-медиаторы и углеродные нанотрубки для улучшения передачи сигнала. Благодаря этому ферменты сохраняют работоспособность в течение нескольких недель.
«Наша разработка — это не просто очередной датчик. Это принципиально новый носитель для иммобилизации ферментов, который объединяет преимущества биосовместимости, высокой электропроводности и стабильности. По сути, мы создали универсальную платформу, которую в будущем можно адаптировать для определения и других веществ», — отметил соавтор исследования, доцент кафедры физической химии РТУ МИРЭА Павел Мельников.
Четырёхканальный сенсор компактен и прост в применении. Он позволяет за одну процедуру проверить, например, вино на содержание сахара и алкоголя, квас — на уровень молочной кислоты (показатель правильного брожения), а сок или детское питание — на присутствие крахмала, который иногда используют как загуститель. Точность полученных результатов сопоставима с традиционными лабораторными методами, такими как хроматография, но значительно превосходит их по скорости и доступности.
Технология имеет прямое практическое применение. Производители пищевой продукции, в том числе небольшие предприятия — крафтовые пивоварни, сыроварни, винодельни — смогут самостоятельно контролировать качество сырья и готового продукта на всех этапах. Это позволит снизить риски брака, сэкономить время и ресурсы, а также обеспечить потребителям безопасность напитков.
Разработка стала результатом сотрудничества университетской науки, академических институтов и бизнеса. На следующем этапе планируется создание на основе технологии полностью автоматизированного портативного прибора, который будет самостоятельно проводить анализ и выдавать готовый результат. Это сделает решение ещё доступнее для реального сектора.
Исследование проводилось при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ). Научная статья с результатами проекта опубликована в международном журнале GELS.