بخشی از مقاله
چکیده
علاقهی بسیاری به توسعهی ابزارهای بیوالکتریکی برای شناسایی توکسین مواد غذایی - مایکوتوکسینها - وجود دارد. مایکوتوکسینها متابولیتهای ثانویهی حاصل از قارچهایی از قبیل فوزاریوم، آسپرژیلوس و پنیسیلیوم میباشند؛ که در محصولات یا در طول ذخیرهسازی موادغذایی یافت میشوند. آلودگی مواد غذایی توسط مایکوتوکسینها موجب افزایش نگرانیهایی شده است. سطوح بالای مایکوتوکسینها در رژیم غذایی میتواند اثرات نامطلوب، حاد و مزمن را بر سلامت انسان و انواع گونههای حیوانی ایجاد کند. در میان سیصد مایکوتوکسین شناخته شده، تعداد بسیار کمی نقش مهمی را در ایمنی ماده غذایی ایفا میکنند و بدین جهت طیف وسیعی از روشهای تحلیلی توسعه یافتند. برخی از مایکوتوکسینهای مهم عبارتند از آفلاتوکسینها، اکراتوکسینها، فومونیسینها، سیتروویریدین، پاتولین، سیترینین و زئارالنون. روشهای مرسوم آنالیز مایکوتوکسینها معمولاً نیازمند تجهیزات پیچیده از قبیل کروماتوگرافی مایع با فلورسنس یا آشکارسازهای جرمی میباشند.
بنابراین ابزارهای تحلیلی جدید جهت دستیابی به اطلاعات دقیق و سریعتر درباره سموم مورد نظر ضروری است. در دو دههی اخیر تحقیق و توسعهی روشهای تحلیلی سریع و آسان بر پایهی پیوستگی حسگرهای زیستی با توجه به حساسیت و سادگی آنها موردتوجه قرار گرفته است. نانو ذرات اخیراً تأثیر زیادی بر توسعهی حسگرهای زیستی داشته است. نانوذرات از قبیل نانوذرات کربن - نانو لولههای کربنی و گرافن - نقش مهمی را در طراحی سیستمهای سنجش و حسگرها برای شناسایی و تعیین مایکوتوکسین ایفا میکنند. بعلاوه این بیوسیستمهای نانو، فوایدی از لحاظ طراحی استراتژی جدید تشخیص توکسینهای ماده غذایی دارا میباشند. در این مقاله به برخی از نتایج اخیر در رابطه با ساخت نانوحسگرهای زیستی برای شناسایی توکسینهای مادهیغذایی اشاره شده است.
کلمات کلیدی: توکسینهای مواد غذایی، بیوسنسورها، ذرات نانو، گرافن
مقدمه
هوا، آب، خاک و موادغذایی ترکیبات جدایی ناپذیر محیط انساناند. هرکدام از این عناصر کیفیت زندگی انسان را تحت تأثیر قرار میدهند و ممکن است آلوده شوند. حضور سموم مختلف در موادغذایی و آب یکی از مهمترین مسائل است. توکسین یا سم موجود در مواد غذایی، مادهای است که توسط گونههای گیاهی، حیوانی و میکروارگانیسمها تولید میشود. توکسینها به 4 گروه اصلی از قبیل توکسینهای گیاهی، پاتوژنهای باکتریایی، فیتوتوکسینها و مایکوتوکسینها تقسیم میشوند. مواد طبیعی در گیاهان برای اثر بر سلامت گونههای انسانی مورد استفاده قرار میگیرند. تعداد کمی از گیاهان حاوی مواد سمی میباشند از قبیل فنولها، ترپنوئیدها و ترکیبات نیتروژن دار شامل آلکالوئیدها، آمینها، آمینواسیدها، گلیکوزیدهای سیانوژنیک، گلوکوزینولاتها و غیره. پاتوژنهای باکتریایی مضر بوده و موجب بروز مشکلات جدی و متعددی در سلامت از قبیل تشنج، تب تیفوئید، دیفتریا، سیفیلیس، جذام، تهوع، استفراغ و غیره میشوند.
فیتوتوکسینها و توکسینهای دریایی - توکسینهای نرمتنان - متابولیتهای ثانویهای هستند که توسط گیاهان زهردار بدون ساقه و برگ تولید میشوند. قرارگیری در معرض سموم دریایی ممکن است اثرات مؤثر بر سیستم ایمنی، جهشزایی و سرطانزایی را در پی داشته باشد - دومینگوئز و همکاران، 2010؛ لفبور و همکاران، . - 2010 مایکوتوکسینها ترکیباتی با وزن مولکولی کم و محصولات طبیعی حاصل از متابولیتهای ثانویهی قارچهای رشتهای هستند. آلودگی به مایکوتوکسینها نه تنها به عنوان یک مشکل اقتصادی، بلکه به ویژه به دلیل مشکلات جدی در سلامت انسان و حیوانات از قبیل بیماریهای کبد و کلیه، نابودی سیستم عصبی، سرطانزایی و کاهش فعالیت سیستم ایمنی محسوب میشود - تورنر و همکاران، . - 2009 در میان مایکوتوکسینها تشخیص آفلاتوکسین - AFB1 - B1 بسیار مهم تلقی میشود.
چندین سازمان اروپایی شامل جامعهی ایمنی غذایی اروپایی1، ادارهی غذا و دامپزشکی 2 و کمیتهی دیوان تنوع گیاهی3 روشهای مناسب تحلیلی و نمونهبرداری از قبیل حسگرهای زیستی و آنالیزهای بیوشیمیایی برای تشخیص آفلاتوکسین پیشنهاد کردند - پلاچتی و همکاران، 2008؛ رسولی و همکاران، . - 2006 ویدا و همکاران - 2006 - مروری بر تحولات مربوط به حسگرهای الکتروشیمیایی برای تشخیص مایکوتوکسین موادغذایی انجام دادند، مشاهده شد که حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی بر پایهی تعاملات بیوشیمیایی، حساسیت و خاصیت بالایی دارند. کواشیک و همکاران - 2013 - اخیراً پیشرفتهایی در تشخیص الکتروشیمیایی اکراتوکسین A گزارش کردند.ذرات نانو بر پایه ترکیبات کربن، نقش مهمی بر بهبود کارایی حسگرها جهت تشخیص سموم غذایی ایفا میکنند.
فوایدی از قبیل خاصیت و حساسیت بالا، ثبات عملیاتی بالاتر، عملکرد ساده، یکپارچگی و زمان کوتاه آنالیز موجب علاقه به توسعهی حسگرها شده است - ونگ و همکاران، 2005؛ کومید و همکاران، . - 2011 نانو ذرات کربنی از قبیل نانو لولههای کربنی چند جداره - MWCNTs - ،4 گرافن و مشتقات آن - اکسیدگرافن و اکسیدگرافن کاهش یافته و غیره - به طور وسیع در حسگرها برای تشخیص سموم موادغذایی استفاده میشوند - سینگ و همکاران، 2013؛ استریواستاوا و همکاران، . - 2013 آلوتروپهای سنتتیک کربن ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی از قبیل ساختار منظم، وزن سبک، مقاومت مکانیکی بالا، هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، رفتار فلزی و شبه فلزی، نشان میدهند که منجر به علاقهی قابل توجهی به عنوان طبقهی خاصی از مواد شده است.
ایمونو حسگرها - Immunosesnsors - برای شناسایی AFB1 با حساسیت بالا و عملکرد الکتروشیمیایی بهبود یافته با استفاده از گرافن/ پلیمر هدایت کننده/ نانو ذرات طلا/ فیلم نانو کامپوزیت مایع یونی بر روی الکترود طلای اصلاح شده نشان داده شده است - لینتینگ و همکاران، . - 2012 مشاهده شده که این نانوکامپوزیت حساسیت و ثبات طولانی مدتی را نشان داده و میتواند برای تعیین غلظت AFB1 به کار رود. استریواستاوا و همکاران - 2013 - اکسید گرافن کاهش یافته ویژهی آنتی بادی را برای AFB1 به کار بردند و به حد تشخیص 0/12 ng/mL و حساسیت بالای 68 A/ - ng/mL - /cm2 دست یافتند. ویژگیهای کاربردی و الکتروشیمیایی نانو ذرات کربن 5 - CNMS - سبب شده که نقش مهمی را در تشخیص الکتروشیمیایی توکسینهای مواد غذایی ایفا
