Исследование было проведено в рамках проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), а результаты работы опубликованы в Journal of Food Composition and Analysis.
В сельском хозяйстве активно применяются пестициды — вещества, которые подавляют рост сорняков, уничтожают вредных насекомых и патогенные микроорганизмы. Одним из самых распространенных гербицидов является 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д). Этот препарат используется для обработки зерновых культур, плодовых деревьев и даже газонной травы. Исследования показывают, что опрыскивание 2,4-Д может увеличить срок хранения цитрусовых плодов. Однако у гербицида есть и негативные последствия: при избытке в организме человека 2,4-Д может способствовать развитию опухолей и нарушать работу эндокринной и половой систем. Поэтому уровень 2,4-Д в пищевых продуктах — зерновых, фруктах, ягодах, овощах, свежевыжатых соках, а также молоке, яйцах и мясе — должен оставаться в пределах безопасных концентраций.
Существующие методы обнаружения пестицидов, включая 2,4-Д, являются сложными и требуют дорогостоящего оборудования, что побуждает исследователей разрабатывать быстрые, простые и высокочувствительные тестовые системы.
Учёные из Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН (Москва) разработали устройство для быстрого выявления 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) в свежевыжатых соках. Эта экспресс-система работает по принципу, аналогичному тестам на беременность.
Система включает в себя мембранный композит (тест-полоску) с нанесёнными зонами для связывания реагентов, антитела к 2,4-Д и модифицированные золотые наночастицы. В процессе анализа конец тест-полоски погружается в образец сока, что инициирует взаимодействие иммунореагентов — антител — с возможным 2,4-Д в пробе. Под действием капиллярных сил происходит движение этих реагентов вдоль мембраны. Через 10–15 минут можно наблюдать окрашивание либо обеих зон связывания (если пестицид отсутствует в пробе), либо только контрольной зоны (если 2,4-Д присутствует и связался с антителами, что помешало образованию окрашенного комплекса в аналитической зоне).
«Мембрана исходно неокрашенная. По ней с фронтом жидкости движутся окрашенные золотые частицы. В определенном участке мембраны они либо связываются, окрашивая ее, либо переходят в конечную впитывающую мембрану. Такая система очень удобна тем, что с ее помощью качественный результат — наличие или отсутствие пестицида —можно оценить визуально, без каких-либо приборов. Если же нужно определить точную концентрацию 2,4-Д, например, при проверке качества продукции на производстве, можно отсканировать тест-полоску после тестирования и по интенсивности окрашивания вычислить концентрацию пестицида», — рассказывает первый автор статьи, Елена Зверева, старший научный сотрудник лаборатории иммунобиохимии ФИЦ Биотехнологии РАН.
Принцип работы тест-полосок для выявления 2,4-Д в свежевыжатых соках. Источник: Zvereva et al. / Journal of Food Composition and Analysis.
Фотография с тест-полосками. Источник: лаборатория иммунобиохимии ФИЦ Биотехнологии РАН.
Исследователи провели испытания предложенной системы на образцах свежевыжатого сока из апельсинов, винограда и кабачков. Весь процесс подготовки проб и анализа занял не более 20 минут и позволил выявить 2,4-Д в очень низких концентрациях — 0,2 нанограмма на миллилитр. Согласно рекомендациям ВОЗ, содержание 2,4-Д в питьевой воде не должно превышать 30 нанограммов на миллилитр, а в фруктах и ягодах — 10-100 микрограммов на килограмм в зависимости от вида растения. Учитывая, что допустимые уровни этого пестицида в пищевых продуктах в сотни раз выше чувствительности системы, она может быть использована для любых анализов.
«Существующие технологии позволяют выпускать тест-полоски с нанесенными реагентами, которые можно хранить до использования год и более. Поэтому наша разработка станет удобным инструментом для контроля качества пищевых продуктов. В дальнейшем мы планируем разработать тест-системы для детекции других пестицидов», — подводит итог руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сергей Еремин.
Источник: пресс-служба РНФ.
На заглавном фото - Елена Зверева, первый автор статьи. Источник: лаборатория иммунобиохимии ФИЦ Биотехнологии РАН.
