ساخت و پیاده سازی یک زیست حسگر به منظور ارزیابی سلامت در شیر خام

استفاده مفرط از داروهای دامپزشکی از جمله آنتی‌بیوتیک‌ها منجر به باقی‌ماندن آنها در فرآورده‌های دامی مثل گوشت، شیر و تخم‌مرغ می‌گردد. بنابراین شناسایی سریع، دقیق و اقتصادی آنتی‌بیوتیک‌ها به منظور پایش امنیت غذایی ضروری به نظر می‌رسد. در تحقیق حاضر، یک زیست‌حسگر مبتنی بر الکترود مغز مداد گرافیتی اصلاح‌شده با گرافن و نانوذرات طلا جهت تشخیص آنتیبیوتیک بتالاکتام در نمونه‌های شیر ساخته شد. از تکنیک‌های ولتامتری چرخه‌ای و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی برای ارزیابی تغییرات سطح الکترود استفاده شد. تحت شرایط بهینه، با استفاده از تکنیک طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مشخص شد که در محدوده 1510×1 تا 5 10×1 مولار، رابطه تغییرات مقاومت انتقال بار با لگاریتم غلظت آنتی‌بیوتیک خطی بود و از معادله رگرسیونی y=119x+2600 (r2=0.977) تبعیت نمود. پیک جریان در سه مرتبه اندازه‌گیری به ترتیب 18، 19.5 و 19 میکرو آمپر بدست آمد. محاسبه انحراف استاندارد نسبی (%3.31=rsd) حاکی از تکرارپذیری قابل‌قبول زیست‌حسگر بود. برای بررسی تکثیرپذیری انحراف استاندارد نسبی پیک‌های جریان 8.94 درصد بدست آمد که نشان از تکثیرپذیری نسبتاً مطلوب زیست حسگر داشت. گزینش‌پذیری زیست‌حسگر در حضور سه آنتی‌بیوتیک شامل استرپتومایسین، تتراسایکلین و سولفادیازین آزمون شد که نتایج داده‌های مقاومت انتقال بار نشان داد که زیست‌حسگر نسبت به سایر آنتی‌بیوتیک‌ها، پاسخ قابل‌توجهی ندارد. نتایج نشان داد که پاسخ زیست‌حسگر بعد از گذشت 18 روز 6 درصد در مقایسه با روز اول، کاهش می‌یابد که نشان از پایداری مطلوب زیست‌حسگر دارد. محدوده درصد بازیابی برای نمونه‌های شیر در غلظت‌های 9 10×1 و 11 10×1 مولار برای دو نمونه شیر گاو و گوسفند در سه تکرار 92.3 تا 104 درصد به دست آمد که حاکی از درصد بازیابی قابل‌قبول برای زیست‌حسگر پیشنهاد شده دارد.

Fabrication and implementation of a biosensor for health evaluation in raw milk

The use of veterinary drugs, including antibiotics, leads to their aggregation in livestock products such as meat, milk, and eggs. Therefore, rapid, accurate and economy detection of antibiotics for monitoring of food security is necessary. In the current research, a biosensor based on pencil graphite electrode modified with grapheme and gold nanoparticles for detection of βlactam antibiotic in milk samples was fabricated. Cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques for evaluation of surface electrode changes were applied. Under optimal conditions, using the EIS method specified that in the ranges of 1×1015 to 1×105 M, The relationship between charge transfer resistance and the logarithm of antibiotic concentration was linear and the regression equation was y=119x+2600 (R²=0.977). The current peaks in three measures were achieved as 18, 19.5 and 19 µA. calculation of relative standard deviation (RSD=3.31%) that indicated an acceptable repeatability for biosensor. For investigating of reproducibility, RDS for current peaks was 8.94% that showed a good reproducibility for biosensor. The selectivity of a biosensor in the presence of three antibiotics including streptomycin, tetracycline, and sulfadiazine was checked. Data of charge transfer resistance was indicated that biosensor has nonsignificant the response towards the other antibiotics. The results showed that biosensor response decreased by 6% after 18 days compared with the first day, which indicates good stability for biosensor. The percentage recovery range for milk samples at concentrations of 1 × 109 and 1× 1011 M for two samples of cow and sheep milk was obtained as 92.3 to 104% in three replications, which indicates an acceptable recovery range for proposed biosensor.