מדידת ויטמין B12 במזון פירושו בדרך כלל להביא את הדגימה למעבדה. חיישן פלורסנט חדש יכול לעזור להעביר חלק מהתהליך הזה למשהו הרבה יותר פשוט: רצועת נייר או צמר גפן. מחקר חדש שפורסם ב- Biomedical Analysis מתאר אסטרטגיה מבוססת פלואורסצנטי עבור ויטמין B נייד12 (VB12) איתור בדגימות מזון. חוקרים מאוניברסיטת ליאוצ'נג פיתחו נקודות פחמן מסוממות יחד עם בורון וחנקן (B, N-CDs) אשר פולטות פלואורסצנטי כחול בהיר תחת אור אולטרה סגול אך הופכות לעמעמות במידה ניכרת כאשר VB12 נוכח. על ידי העברת כימיית חישה זו ממבחן נוזל לרצועות נייר סינון וחיישן צמר גפן שתוכנן במיוחד, הצוות יצר שני פורמטים פשוטים שנועדו להפוך את שלב הזיהוי למהיר יותר, זול יותר וקל יותר לשימוש מחוץ לזרימות עבודה כבדות מכשירים קונבנציונליים.
שיטות נפוצות למדידת VB12כולל כרומטוגרפיה וניתוח אלקטרוכימי, עשויים לדרוש מכשירים מורכבים, טיפול ממושך בדגימות או תנאים מבוקרים בקפידה. בדיקות פלואורסצנטי רבות נשארות גם קשורות לספקטרומטרים מעבדתיים. כדי להתמודד עם מגבלות אלה, החוקרים סינתזו B, N-CDs באמצעות תהליך הידרותרמי חד-שלבי והעריכו את תגובתם ל-VB12. הבדיקה הראתה תגובת פלואורסצנטי ליניארית מ-0 עד 100 מיקרומטר ומגבלת זיהוי של 0.02 מיקרומטר. במבחני סלקטיביות, VB12 יצר כיבוי פלואורסצנטי בולט, בעוד ויטמיני B אחרים שנבדקו, חומצות אמינו, גלוקוז ומולקולות קטנות שכיחות גרמו לתגובה קטנה דומה.
הנדסת אות פלואורסצנטי עבור ויטמין B12
B, N-CDs הוכנו מחומצה 3-aminophenylboronic ו-p-hydroxybenzaldehyde ויצרו ננו-חלקיקים מתפזרים במים בקוטר ממוצע של כ-1 ננומטר. הם הראו את פליטת הקרינה החזקה ביותר שלהם ב-475 ננומטר תחת עירור של 390 ננומטר, עם תשואה קוונטית של 18.15%. ניסויים מכאניסטיים הצביעו על כך ש- VB12 מתחבר עם נקודות הפחמן ליצירת קומפלקס מצב קרקע לא זוהר, מה שמוביל לכיבוי הקרינה הסטטית. מדידות אורך חיים של פלואורסצנציה, קליטה הנראית ל-UV, Raman, FT-IR, XPS, גודל חלקיקים ומטען פני השטח תמכו באינטראקציה זו, ועזרו להסביר מדוע הקרינה הכחולה של הגשושית פוחתת ככל VB12 הריכוז עולה.
מבדיקה פלורסנטית ועד רצועות נייר וספוגיות
כדי לתרגם את תגובת החישה לפורמטים ניידים, הצוות הספגה נייר סינון עם B, N-CDs ועיצב מכשיר צמר גפן המעביר את הגשושית הפלורסנטית לאזור חישה במהלך השימוש. תחת אור UV של 365 ננומטר, שני הפורמטים הפכו כהים יותר בהדרגה כ-VB12 הריכוז עלה. עבור רצועת הנייר, ניתוח מבוסס תמונה של יחס העוצמה הירוק לכחול (G/B) הראה קשר ליניארי חזק עם VB12 מ-0 ל-80 מיקרומטר (R² = 0.9927). פורמט הספוגית תוכנן לשלב איסוף דגימות, העברה, ערבוב וקריאת אותות במכשיר חד פעמי אחד, וניתן להשלים את שלב החישה במהירות לאחר שדגימה מתאימה זמינה. גם הרצועות וגם הספוגיות שמרו על פלואורסצנטי שימושי ו-VB12חישה ביצועים במשך 20 ימים לפחות בתנאי האחסון שהוערך.
בדיקת דיוק בדגימות מזון אמיתיות
החוקרים בדקו את השיטה האנליטית באמצעות דגימות חלמון ביצה וכבד עזים-אבקת והשוו מדידות כמותיות עם כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC). בניסויי התאוששות מוגברים, ההחלמות נעו בין 97.09% ל-101.22%, וה-VB שנמדד12 הריכוזים תאמו היטב את תוצאות ה-HPLC, ותומכים בדיוק השיטה במטריצות המזון שנחקרו.
העבודה מראה כיצד ניתן להתאים את הקרינה של נקודות פחמן לחיישנים ניידים הניתנים לקריאה ויזואלית מבלי לוותר על רגישות או סלקטיביות. המחברים גם מתארים את השלבים הבאים המעשיים, כולל החלפת מנורת ה-UV המעבדתית במנורת UV-LED קומפקטית המופעלת על ידי סוללה והוספת ניתוח תמונה מבוסס סמארטפון לכימות אוטומטי. זרימת העבודה הנוכחית של מזון אמיתי עדיין כרוכה בטיפול מקדים בדגימת מעבדה לפני מדידה, כך שפישוט נוסף יהיה חשוב לבדיקות מוכנות בשטח באמת.
