Araştırmacılar Elektronik Dil Kullanarak Süttaki Antibiyotikleri Tespit Etti
Brezilya ve Amerika Birleşik Devletleri'nden araştırmacılar, süttaki antibiyotikleri tanımlamak için MXene nanomalzemeleri kullanan bir elektronik dili test etti. ACS Omega dergisinde yayımlanan çalışma, proteinler, yağlar, şekerler ve tuzlar da içeren karmaşık bir sıvıda birden fazla antibiyotik içeren örnekleri inceledi.
MXene, yaklaşık 15 yıldır incelenen iki boyutlu nanomalzeme ailesidir. Yapıları, titanyum, niyobyum, vanadyum veya molibden gibi geçiş metallerinin karbon, azot veya her ikisiyle birleştiği katmanlar içerir. Malzemeler yüksek elektriksel iletkenliğe, geniş yüzey alanına ve farklı maddelerle etkileşime girecek şekilde değiştirilebilen yüzeylere sahiptir.
Süt cihazı için araştırmacılar, karbon ve azot oranını değiştirerek üç MXene bileşimi kullandı. Bu nedenle, her kaplanmış fiber bir örneğin kimyasal ortamına farklı yanıt verdi. Bir empedans ölçerle bağlantılı olarak, her fiber hem destek hem de algılama elemanı olarak hizmet etti. Alet, küçük bir elektrik sinyali uyguladı ve direnç, kapasitans ve empedansın gerçek ve hayali bileşenlerini kaydetti.
Sistemi geliştiren araştırmacı Facure, "MXene'nin bileşimini değiştirdiğimizde, özelliklerini de değiştiriyoruz. Elektronik dilde aradığımız tam olarak buydu: aynı cihazda birleştirilmiş farklı özelliklere ve performansa sahip sensörler," dedi.
Yaklaşım, tek bir maddeyi seçmek üzere tasarlanmış geleneksel bir kimyasal sensörden farklıdır. Elektronik dildaki hiçbir bireysel sensör belirli bir antibiyotiği tanımak zorunda değildir. Sistem bunun yerine bir örneğin ürettiği birleşik yanıt desenini analiz eder. Araştırmacılar, değişken sayısını azaltmak ve örnekler arasındaki temel farkları belirlemek için temel bileşen analizi dahil olmak üzere çok değişkenli istatistiksel yöntemler kullandı.
Daniel Corrêa Embrapa Instrumentation'dan, "Birden fazla antibiyotiğin eşzamanlı varlığı, sistemin nasıl çalıştığını göstermek için özellikle önemlidir. Basit bir çözeltide tek bir molekül aramak yerine, elektronik dil, proteinler, yağlar, şekerler, tuzlar ve birçok başka maddenin de sensörlerle etkileşime girebileceği süt gibi karmaşık bir matristen bilgi çıkarmak zorundadır," dedi. Corrêa, Federal University of São Carlos veya UFSCar'da doktorası sırasında Facure'yi denetledi.
Projede, Embrapa Instrumentation, UFSCar, Federal University of Bahia ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Drexel University'den araştırmacılar yer aldı. Drexel profesörü Yury Gogotsi, 2011 yılında ilk MXene malzemesini raporladı. Facure, 2022'den 2023'e kadar Gogotsi'nin grubunda bir yıl geçirdi ve FAPESP'nin desteğiyle Amerikan kurumu ile işbirliğine devam ediyor. Luiza Mercante de daha önce asetilkolin, dopamin, glisin, glutamat, histamin ve tirozin dahil olmak üzere nörotransmitterleri tespit etmek için ilgili bir prensibi uygulayan araştırma hattının bir parçasıdır.
Facure, çalışmaların kontrollü koşullar altında yürütülen laboratuvar araştırmaları olarak kaldığını söyledi. Çiftlikler, süt fabrikaları veya denetim otoriteleri için henüz bitmiş bir cihaz mevcut değil. Araştırmacılar ayrıca süperkapasitörler dahil olmak üzere enerji depolama kompozitleri, nanogeneratörler ve kirlilik giderim sistemleri için MXeneleri inceliyorlar. FAPESP, University of São Paulo'nun São Carlos Institute of Physics'ten Osvaldo Novais de Oliveira Junior tarafından koordine edilen tematik bir proje aracılığıyla süt çalışmasını finanse etti.
