В сельском хозяйстве широко используются пестициды — вещества, подавляющие рост сорняков, а также уничтожающие насекомых-вредителей и патогенные микроорганизмы. Один из самых популярных препаратов — 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д). Ее используют для обработки зерновых культур, плодовых деревьев и даже газонной травы. Кроме того, эксперименты показали, что опрыскивание 2,4-Д увеличивает срок хранения плодов цитрусовых. Однако гербицид имеет и негативные эффекты — попав в избытке в организм человека, 2,4-Д может способствовать развитию опухолей, а также нарушить работу эндокринной и половой систем. Из-за этого в пищевых продуктах — зерновых, фруктах, ягодах, овощах, свежевыжатых соках, а также молоке, яйцах и мясе — количество 2,4-Д не должно превышать безопасные концентрации.
Существующие методы обнаружения пестицидов, в том числе 2,4-Д, сложны и требуют дорогостоящего оборудования, поэтому исследователи стремятся создать быстрые и простые, но при этом высокочувствительные тест-системы.
Ученые из Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН (Москва) разработали инструмент для выявления 2,4-Д в свежевыжатых соках, который представляет собой экспресс-систему, похожую по принципу работы на тесты для определения беременности.
Принцип работы тест-полосок для выявления 2,4-Д в свежевыжатых соках. Источник: Zvereva et al. / Journal of Food Composition and Analysis
В систему входят мембранный композит (тест-полоска) с нанесенными зонами для связывания реагентов, антитела к 2,4-Д и модифицированные золотые наночастицы. При проведении анализа в пробу (образец сока) погружают конец тест-полоски. Это вызывает взаимодействие иммунореагентов — антител с возможным 2,4-Д в образце — и их движение вдоль мембран под действием капиллярных сил. В результате через 10–15 минут наблюдается окрашивание или обеих зон связывания (если пестицида в пробе нет), или одной контрольной зоны (если присутствующий в пробе пестицид связался с антителами и помешал образованию окрашенного комплекса в аналитической зоне).
«Мембрана исходно неокрашенная. По ней с фронтом жидкости движутся окрашенные золотые частицы. В определенном участке мембраны они либо связываются, окрашивая ее, либо переходят в конечную впитывающую мембрану. Такая система очень удобна тем, что с ее помощью качественный результат — наличие или отсутствие пестицида —можно оценить визуально, без каких-либо приборов. Если же нужно определить точную концентрацию 2,4-Д, например, при проверке качества продукции на производстве, можно отсканировать тест-полоску после тестирования и по интенсивности окрашивания вычислить концентрацию пестицида», — рассказывает первый автор статьи, Елена Зверева, старший научный сотрудник лаборатории иммунобиохимии ФИЦ Биотехнологии РАН.
Исследователи протестировали предложенную систему на образцах свежевыжатого сока из апельсинов, винограда и кабачков. Весь процесс подготовки проб и анализа занял не более 20 минут и позволил определить 2,4-Д в очень низких концентрациях — 0,2 нанограмм в миллилитре. Согласно требованиям ВОЗ, количество 2,4-Д в питьевой воде не должно превышать 30 нанограмм в миллилитре, а во фруктах и ягодах — 10–100 микрограмм на килограмм в зависимости от растения. Поскольку допустимые уровни этого пестицида в пищевых продуктах в сотни раз выше, чем чувствительность системы, ее можно будет использовать для проведения любых анализов.
«Существующие технологии позволяют выпускать тест-полоски с нанесенными реагентами, которые можно хранить до использования год и более. Поэтому наша разработка станет удобным инструментом для контроля качества пищевых продуктов. В дальнейшем мы планируем разработать тест-системы для детекции других пестицидов», — подводит итог руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сергей Еремин.
