• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy z IChF PAN opracowali nowatorski czujnik wykrywający melaminę

    25.03.2010. 13:07
    opublikowane przez: Piotr aewski-Banaszak

    Nowatorskie czujnik, który w przyszłości pozwoli szybko i pewnie wykrywać produkty skażone melaminą, opracowali naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie. Na razie urządzenie - przetestowane w warunkach laboratoryjnych - zgłoszono do opatentowania.

    "Zaprezentowana przez nas metoda wykrywania i oznaczania stężenia melaminy pozwala przeprowadzać pomiary z dokładnością, którą dotychczas mogliśmy uzyskać wyłącznie w laboratorium" - podkreśla prof. Włodzimierz Kutner z IChF PAN.

    Melamina to związek chemiczny stosowany w przemyśle do wytwarzania materiałów polimerowych, służących do produkcji klejów, blatów i naczyń kuchennych, nawozów sztucznych i barwników. Bywa też nielegalnie używana dla zawyżania zawartości białek w produktach spożywczych.

    Po przedostaniu się do organizmu człowieka melamina, w połączeniu z kwasem cyjanurowym - detergentem używanym do sterylizowania opakowań żywności, tworzy żółte złogi w kanalikach nerkowych, co prowadzi do poważnych problemów zdrowotnych. W skrajnych przypadkach mogą się one zakończyć nawet śmiercią.

    Złą sławę melamina zdobyła po skandalu z chińskim mlekiem. W drugiej połowie 2008 roku trafiła do produktów mlecznych produkowanych w Chinach, w tym do odżywek dla niemowląt. Jak przypomina IChF PAN, skażone produkty wykryto później w sklepach na całym świecie, w tym w Niemczech i na Słowacji. Problemy ze zdrowiem miało 300 tys. osób, hospitalizowano 50 tys. niemowląt, a kilka z nich zmarło.

    Dotychczas precyzyjne testy na obecność melaminy można było przeprowadzać wyłącznie w laboratoriach.

    "W przemyśle spożywczym stosowano metody pośrednie, polegające na określaniu zawartości azotu w próbce badanego produktu spożywczego" - wyjaśnia prof. Kutner. Zaznacza, że wybór azotu nie jest przypadkowy. Pierwiastek ten występuje głównie w - cennych dla naszego organizmu - białkach, a melamina zawiera go bardzo duże ilości. Azot stanowi aż 2/3 masy melaminy.

    Z tego powodu w Chinach powszechnie dodawano melaminę do rozcieńczonego wodą mleka. Czujniki wskazywały obecność dużych ilości azotu w produktach, co sugerowało wysoką wartość odżywczą próbek. Opracowany przez polskich naukowców detektor reaguje nie na azot, a bezpośrednio na melaminę.

    "Gdy badany roztwór przepływa przez warstwę detekcyjną naszego chemoczujnika, tylko cząsteczki melaminy pasują do znajdujących się w niej luk molekularnych i tylko one mogą w nich ugrzęznąć" - opisuje prof. Kutner.

    Kluczowym elementem chemoczujnika jest warstwa detekcyjna grubości kilkuset nanometrów. Warstwę tę wytwarza się metodą wdrukowywania molekularnego - rezultatem jest porowate, przestrzenne sito, w którego lukach mogą się zakotwiczyć tylko cząsteczki melaminy.

    Warstwa detekcyjna jest osadzona na elektrodzie rezonatora kwarcowego. Gdy cząsteczki melaminy wypełniają luki, wzrasta masa warstwy, co prowadzi do łatwych do zmierzenia zmian częstotliwości drgań rezonatora. Po pomiarze cząsteczki melaminy można wypłukać, dzięki czemu czujnik nadaje się do ponownego użycia.

    We współpracy z Instytutem Fizyki PAN naukowcy podjęli również badania, które mają doprowadzić do wyeliminowania wrażliwego na warunki pracy rezonatora kwarcowego. Jego rolę pełniłyby półprzewodnikowe struktury tranzystorowe.

    Prace nad chemoczujnikiem melaminy są realizowane w ramach grantu obejmującego budowę nanostruktur kwantowych - "Kwantowe nanostruktury półprzewodnikowe do zastosowań w biologii i medycynie - Rozwój i komercjalizacja nowej generacji urządzeń diagnostyki molekularnej opartych o nowe polskie przyrządy półprzewodnikowe".

    Grant o wartości ponad 73 mln złotych, jest finansowany w 85 proc. z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, działającego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013, pozostałą część finansuje budżet państwa.

    W badaniach uczestniczą: koordynator projektu - Instytut Fizyki PAN, Instytut Chemii Fizycznej PAN, Instytut Wysokich Ciśnień PAN oraz Instytut Biologii Doświadczalnej PAN, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej, Instytut Technologii Elektronowej i Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego.

    Źródło:
    PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Grupa Azoty Zakłady Azotowe "Puławy" S.A. (skrócona nazwa Grupa Azoty "Puławy") – polska grupa chemiczna z siedzibą w Puławach, specjalizująca się w wielkotonażowej produkcji nawozów azotowych, jeden z największych na świecie producentów melaminy i największe polskie przedsiębiorstwo w branży wielkiej syntezy chemicznej. Od stycznia 2013 spółka wchodzi w skład Grupy Azoty. Lerg S.A. – polskie przedsiębiorstwo z branży chemicznej z siedzibą w Pustkowie (woj. podkarpackie) specjalizujące się w produkcji żywic syntetycznych na bazie mocznika, melaminy, styrenu, fenolu i metanolu. Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (w skrócie IChF PAN) instytut naukowy Polskiej Akademii Nauk z siedzibą w Warszawie. Obecnie tematyka badań w IChF jest skoncentrowana wokół aktualnych problemów fizykochemii. Jednostka ma prawo do nadawania stopnia naukowego doktora oraz doktora habilitowanego w zakresie chemii.

    Aminoplasty - to grupa syntetycznych tworzyw termoutwardzalnych, otrzymywanych w reakcji polikondensacji związków aminowych (zawierających grupy aminowe) (-NH2) np. mocznik, melamina, anilina, dicyjanodiamid głównie z formaldehydem (aldehydem mrówkowym). Powstają na bazie żywic mocznikowych i melaminowych. Cząsteczki aminoplastów połączone są mostkami metylenowymi (-NH-CH2-NH-) i dimetylenoeterowymi (-NH-CH2-O-CH2-NH-). Kondensację prowadzi się na ogół w obecności katalizatorów kwaśnych, jak kwasy mineralne, kwas szczawiowy, kwas winowy itp. Aminoplasty można dokładnie odbarwić. Melamina, inaczej cyjanuramid, (2,4,6-triamino-1,3,5-triazyna) – aromatyczny związek chemiczny z grupy amin, pochodna triazyny. Otrzymywany (obecnie tylko na skalę laboratoryjną) w procesie trimeryzacji cyjanamidu oraz (na skalę przemysłową) z kwasu izocyjanowego metodami katalicznymi oraz wysokociśnieniowymi. Jest bezbarwną substancją krystaliczną.

    Czujnik optyczny - czujnik optoelektroniczny, który jest elementem automatyki. Zasada działania polega na wysyłaniu wiązki promieni świetlnych przez nadajnik oraz na odbieraniu jej przez odbiornik. Czujnik ten reaguje na obiekty przecinające wiązkę światła pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem lub na wiązkę odbitą od obiektu. Stosowane są te czujniki do określania poziomu cieczy i materiałów sypkich, kontroli położenia ruchomych części maszyn oraz do identyfikacji obiektów znajdujących się w zasięgu działania czujników, np. przesuwające się taśmy transportowe. Czujniki te mogą generować sygnał przy pomocy którego można zliczać przesuwające się przedmioty, albo liczyć ilość obrotów jakiegoś elementu. Czujniki optyczne charakteryzują się dużymi strefami wykrywania obiektów. Natomiast wadą tego czujnika jest to, że nie może pracować w miejscach zanieczyszczonych. Metoda Kjeldahla – metoda oznaczania niektórych postaci azotu występującego w wodzie, glebie lub produktach spożywczych. Przy jej zastosowaniu wykrywany jest azot w postaci amonowej, przy czym azot związany w związkach organicznych jest przekształcany w postać amonową (mineralizowany). Suma azotu amonowego i organicznego jest określana w hydrochemii jako azot Kjeldahla lub ogólny (nieazotanowy).

    Monowarstwa to inaczej warstwa monomolekularna (warstwa jednocząsteczkowa) lub warstwa monoatomowa, – warstwa o grubości odpowiadającej średnicy jednej cząsteczki (lub atomu). Jest to pojęcie pojawiające się m.in. w elektronice (produkcja elementów półprzewodnikowych) i w teorii zjawisk powierzchniowych (np. adsorpcji). Pojęcie jest też używane w biologii na określenie hodowli komórkowej w której komórki nie rosną jedna na drugiej. Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych PAN (CBMiM PAN) - instytut naukowy Polskiej Akademii Nauk z siedzibą w Łodzi, w którym prowadzi się badania z zakresu chemii organicznej, chemii i fizyki polimerów, spektroskopii NMR i masowej oraz biochemii i biologii molekularnej.

    Analizator spalin – urządzenie służące do pomiaru ilości i jakości produktów spalania. Wyposażony jest najczęściej w czujnik elektrochemiczny. Urządzenie pozwala na ocenę sprawności spalania oraz emisji zanieczyszczeń. Najczęściej badana jest zawartość O2, CO, NO, NO2, SO2, HC. Analizatory spalin wykorzystywane są w motoryzacji i ogrzewnictwie.
    Analizator spalin samochodowych - przyrząd pomiarowy przeznaczony do pomiaru zawartości następująch składników gazowych: tlenek węgla (CO), dwutlenek węgla ( CO2), węglowodorów (HC w przeliczeniu na n-heksan), tlenu (O2) w spalinach pojazdów z silnikiem iskrowym
    Pomiar CO,CO2,HC odbywa sie z wykorzystaniem metody NDIR-Non-Dispersive Infrared , pomiar O2 następuje za pomocą czujnika elektrochemicznego.
    Elektrochemiczny pomiar NOx jest opcja dodatkową
    Pozwalają ocenić, czy badane urządzenie spełnia normy prawne dotyczące emisji zanieczyszczeń. Dodatkowo pozwalają określić współczynnik nadmiaru powietrza. Wartośći takie jak tlenek czy dwutlenek węgla poddawane są w procentach objętości, natomiast węglowodory i tlenki azotu w częściach na milion (ppm).

    Karol Lesław Grela (ur. 23 listopada 1970 w Warszawie) – polski chemik organik, profesor, nauczyciel akademicki. Zajmuje się zagadnieniami syntezy organicznej, metatezy olefin i chemii metaloorganicznej. Tytuł zawodowy magistra inżyniera uzyskał w 1994 roku na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Stopień naukowy doktora nauk chemicznych uzyskał w 1998 roku w Instytucie Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk (promotor prof. Mieczysław Mąkosza). Następnie odbył staż podoktorski (1999–2000) w Instytucie Maxa Plancka (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung) w Mülheim (Niemcy) pod kierunkiem prof. Aloisa Fürstnera. Habilitacja w IChO PAN w 2003. Tytuł naukowy profesora zwyczajnego uzyskany w 2008. Od 2012 roku związany z Wydziałem Chemii Uniwersytetu Warszawskiego gdzie jest nauczycielem akademickim. Kieruje badaniami naukowymi zespołu w Laboratorium Syntezy Metaloorganicznej w Centrum Nowych Technologii III na warszawskiej Ochocie.

    Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki (W-12) Politechniki Wrocławskiej - jednostka naukowo-dydaktyczna (jeden z 12 wydziałów) Politechniki Wrocławskiej, która powstała w 2002 roku. Wydział został powołany w wyniku wydzielenia Instytutu Techniki Mikrosystemów (dawniej: Instytut Technologii Elektronowej) z Wydziału Elektroniki.
    Według Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego wydział posiada kategorię "A+".

    Dodano: 25.03.2010. 13:07  


    Najnowsze