Berta Sándor
Biztonságosabb élelmiszer biológiailag lebomló szenzorokkal
A mikroszenzorok új generációja az élelmiszerekkel bővítheti ki a dolgok internetét, és mivel egyszerű sóoldatban feloldódnak, az egészségre sem károsak.
Az ETH Zurich kutatói Giovanni Salvatore vezetésével rendkívül vékony hőmérsékletszenzort fejlesztettek ki, amely biológiailag lebomló anyagokból készült. A szakemberek a biomikroszenzorhoz polimert, magnéziumot, szilícium-dioxidot és -nitridet használtak fel. A polimert kukorica- és burgonyakeményítőből állították elő, s megfelel az európai uniós és az amerikai élelmiszeripari irányelveknek.
Giovanni Salvatore meggyőződése, hogy ezek a biomikroszenzorok nagy jövő előtt állnak. Példaként felhozta, hogy a Japánból Európába szállított halak elláthatók lesznek miniatűr hőmérsékletszenzorokkal, ezáltal folyamatosan ellenőrizhetővé válnak és így látható lesz, hogy megfelelően vannak-e hűtve. (A konténerre rakott szenzor nem elég biztosíték ahhoz, hogy a benne tárolt hal folyamatosan fagyott állapotban volt.) Ehhez olyan szenzorok kellenek, amelyek elhelyezhetők az élelmiszereken és nem veszélyeztetik a fogyasztók egészségét, azaz az érzékelők kellően kis méretűek, ugyanakkor robusztusak és rugalmasak kell legyenek.
A kifejlesztett szenzor mindössze 16 mikrométer vastag, vagyis sokkal vékonyabb egy hajszálnál, míg a súlya egy milligramm töredéke. Az eszköz a jelenlegi formájában 67 nap alatt teljesen feloldódik 1 százalékos sóoldatban. A 67 nap pont lefedi egy Japánból Európába tartó hajóút időtartamát. Az élettartamot viszonylag egyszerűen szabályozni lehet a polimer vastagságával, viszont egy vastagabb szenzor kevésbé rugalmas. A mostani vékony modell még akkor is működik, ha teljesen összegyűrődött vagy összecsukták. A szenzor kinyújtható, így az eredeti méreténél akár 10 százalékkal nagyobb is lehet.
Az energiaellátásról ultravékony, biológiailag lebomló cinkkábelek gondoskodnak, amelyek egy mikroelemhez kapcsolódnak. A kiegészítő chipen található egy mikroprocesszor és egy adó, az utóbbi Bluetooth-kapcsolaton keresztül küldi el a hőmérsékleti adatokat egy külső számítógépnek. Ennek köszönhetően egy termék hőmérséklete akár 10-20 méteres távolságból is folyamatosan ellenőrizhető.
A biomikroszenzorok gyártása jelenleg még nagyon bonyolult és drága, de Salvatore meg van győződve arról, hogy az érzékelőket hamarosan sorozatban fogják gyártani. Mindez elsősorban annak lesz köszönhető, hogy az elektronikával kapcsolatos nyomtatási eljárás egyre jobb lesz. A szakember kijelentette, hogy ha a bioszenzorok végre kellően olcsók lesznek, akkor azokat gyakorlatilag bárhová fel lehet majd ragasztani. Az élelmiszerek ezáltal a dolgok internetének részévé válhatnak. Hasonló mikroszenzorok mérhetik később a nyomást vagy az UV-sugárzást is.
Salvatore azt prognosztizálta, hogy 5-10 éven belül jelennek majd meg a mindennapokban az első biológiailag lebomló szenzorok. Addig az elemeket, a processzorokat és az adókat is integrálni fogják az érzékelőkbe. Ahhoz viszont, hogy mindegyik alkatrész biológiailag lebomló legyen, még sok kutatásra lesz szükség.
Az ETH Zurich kutatói Giovanni Salvatore vezetésével rendkívül vékony hőmérsékletszenzort fejlesztettek ki, amely biológiailag lebomló anyagokból készült. A szakemberek a biomikroszenzorhoz polimert, magnéziumot, szilícium-dioxidot és -nitridet használtak fel. A polimert kukorica- és burgonyakeményítőből állították elő, s megfelel az európai uniós és az amerikai élelmiszeripari irányelveknek.
Giovanni Salvatore meggyőződése, hogy ezek a biomikroszenzorok nagy jövő előtt állnak. Példaként felhozta, hogy a Japánból Európába szállított halak elláthatók lesznek miniatűr hőmérsékletszenzorokkal, ezáltal folyamatosan ellenőrizhetővé válnak és így látható lesz, hogy megfelelően vannak-e hűtve. (A konténerre rakott szenzor nem elég biztosíték ahhoz, hogy a benne tárolt hal folyamatosan fagyott állapotban volt.) Ehhez olyan szenzorok kellenek, amelyek elhelyezhetők az élelmiszereken és nem veszélyeztetik a fogyasztók egészségét, azaz az érzékelők kellően kis méretűek, ugyanakkor robusztusak és rugalmasak kell legyenek.
A kifejlesztett szenzor mindössze 16 mikrométer vastag, vagyis sokkal vékonyabb egy hajszálnál, míg a súlya egy milligramm töredéke. Az eszköz a jelenlegi formájában 67 nap alatt teljesen feloldódik 1 százalékos sóoldatban. A 67 nap pont lefedi egy Japánból Európába tartó hajóút időtartamát. Az élettartamot viszonylag egyszerűen szabályozni lehet a polimer vastagságával, viszont egy vastagabb szenzor kevésbé rugalmas. A mostani vékony modell még akkor is működik, ha teljesen összegyűrődött vagy összecsukták. A szenzor kinyújtható, így az eredeti méreténél akár 10 százalékkal nagyobb is lehet.
Az energiaellátásról ultravékony, biológiailag lebomló cinkkábelek gondoskodnak, amelyek egy mikroelemhez kapcsolódnak. A kiegészítő chipen található egy mikroprocesszor és egy adó, az utóbbi Bluetooth-kapcsolaton keresztül küldi el a hőmérsékleti adatokat egy külső számítógépnek. Ennek köszönhetően egy termék hőmérséklete akár 10-20 méteres távolságból is folyamatosan ellenőrizhető.
A biomikroszenzorok gyártása jelenleg még nagyon bonyolult és drága, de Salvatore meg van győződve arról, hogy az érzékelőket hamarosan sorozatban fogják gyártani. Mindez elsősorban annak lesz köszönhető, hogy az elektronikával kapcsolatos nyomtatási eljárás egyre jobb lesz. A szakember kijelentette, hogy ha a bioszenzorok végre kellően olcsók lesznek, akkor azokat gyakorlatilag bárhová fel lehet majd ragasztani. Az élelmiszerek ezáltal a dolgok internetének részévé válhatnak. Hasonló mikroszenzorok mérhetik később a nyomást vagy az UV-sugárzást is.
Salvatore azt prognosztizálta, hogy 5-10 éven belül jelennek majd meg a mindennapokban az első biológiailag lebomló szenzorok. Addig az elemeket, a processzorokat és az adókat is integrálni fogják az érzékelőkbe. Ahhoz viszont, hogy mindegyik alkatrész biológiailag lebomló legyen, még sok kutatásra lesz szükség.