חיישנים לאיתור חומרי-נפץ וניטור מוצרי-מזון

צוות מחקר של כימאים מאוניברסיטת יוסטון פיתח חומרים חדשים שיוכלו לשמש בייצור של התקני חישה לאיתור חומרי-נפץ ולניטור איכותם ותפוגתם של חומרי-מזון.

“ישנם חומרים מסוכנים רבים, החל ממזהמים וכלה בחיידקים מידבקים, שאנו חשופים אליהם בקביעות,” אמר החוקר Rigoberto Advincula, מומחה במדעי-החומרים מאוניברסיטת יוסטון. “המחקר שלנו מנסה לסייע במאמצים לאיתור מהיר של חומרי-נפץ או חומרים אסורים אחרים בנמלי-תעופה בתחום של ביטחון הפנים, וכן בניטור של מוצרים מסחריים כגון חלב ומוצרי-מזון לחיות מחמד לאיתור תוספים המצויים ברמות לא תקניות.”

החוקרים התחילו בפיתוח החומר הפולימרי, ואז הכינו התקן סופי ששימש כחיישן. המחקר מבוסס על הרעיון שאותו החוקר מכנה “מושג הקולטן המלאכותי” (“the artificial receptor concept”). “הדבר דומה לאנזים המתפקד כזרז ביוכימי בתוך התא, כגון נוגדן הנקשר למולקולות מוגדרות בכדי ליזום פעילות ביולוגית בתא. הרכיבים המשמשים את קבוצת המחקר הזו הם חומרי מתכת ופלסטיק המכונים פולימרים מוטבעים מולקולאריים (molecular imprinted polymers, MIP), רעיון המשמש גם בהכנת נוגדנים מפלסטיק. לפולימרים אלו יש זיקה כימית מוגדרת למולקולת המטרה והם משמשים לפיתוח חיישנים.

השכבות הופקו בשיטת “רבוץ אלקטרוכימי” (electrodeposition), תהליך הדומה לשיטת הציפוי האלקטרוכימי (electroplating) של מתכות, הנפוצה בתעשיות המתכת והרכב. הרכיב החדשני של החוקרים היה השימוש בתהליך המכונה “פולימריזציה אלקטרוכימית” (electropolymerization) ישירות ע”ג משטח זהב המחובר להתקן מדידה דיגיטאלי. השלב הבא של החוקרים הינו למקם את השכבה החדשנית הזו בתוך התקנים ניידים ובכך לקבל חיישנים.

“השיטות והחומרים בהם השתמשנו מאפשרים פיתוח של יישומים בתחומי התקנים ניידים וביכולת למזער רכיבים. ההתקן שלנו יאפשר, בעיקרון, פיתוח של סורקים ידניים לאיתור פצצות או גז עצבים בנמלי-תעופה,” אמר החוקר. “כלומר, נוכל לקבל תשובה מדויקת ומהירה ללא איבוד של זמן וללא השימוש במכשור מורכב. אנו מסוגלים להשיג רמה גבוהה של רגישות ובררנות החישה. התכנון של המולקולות שלנו ושיטת הייצור שלהן פותחו באורח פשוט, ועדיין, יעיל.”

ממצאי המחקר פורסמו בשלושה כתבי-עת יוקרתיים שונים בו-זמנית: Macromolecules, Applied Materials & Intefaces ו- Biosensors & Bioelectronics.

המדענים מקווים להרחיב את המחקר בשנה הקרובה לסוגים אחרים ורבים של כימיקלים מסוכנים וכן עבור חלבונים הנפלטים ממיקרואורגניזמים גורמי-מחלות. בסופו של דבר, החוקרים מתכננים לפתח התקנים ידניים וניידים לחישה שיהיו זמינים מסחרית לציבור הרחב, וכן שיהיו בעלי חשיבות לצבא ולמגזרי הביטחון והבטיחות.

הידיעה על המחקר