Applications des nanofibres électriques dans l’analyse alimentaire

L’électrofilage est une méthode de formation de fibres à partir d’une solution polymère utilisant un champ électrique à haute tension. Les nanofibres résultantes ont une surface de contact spécifique élevée, une structure poreuse distincte et des propriétés de surface faciles à modifier. Cet article décrit les propriétés de base, les avantages, les types et les applications des nanofibres électrofilées, en particulier dans l’analyse alimentaire.

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Nanofibres électrofilées : aperçu et importance

La technologie d’électrofilage produit des fibres dont la taille varie de 100 nanomètres à quelques microns. Ce processus unique présente les avantages d’une machinerie de production simple, de faibles coûts de filage, d’une variété de composants filables et d’un processus facilement contrôlable qui peut fabriquer en continu des fibres polymères à l’échelle nano ou nanométrique sans utiliser de températures et de pressions élevées.

Le principal défi de l’électrofilage est la formation de fibres sous l’influence de l’intensité du champ électrique. En conséquence, le matériau doit avoir des propriétés d’élasticité, de conductivité et d’énergie de surface appropriées qui lui permettent de former un jet et d’être tiré et purifié par un champ électrique.

Différents types de polymères, à la fois synthétiques et biologiques, peuvent être utilisés pour l’électrofilage. Les nanofibres électrofilées peuvent être utilisées dans un large éventail d’industries telles que la microbiologie, l’administration de médicaments, la construction de capteurs et l’analyse alimentaire en raison des choix infinis de matériaux et de structures.

Types de nanofibres électrofilées utilisées dans les applications alimentaires

L’électrofilage de composants alimentaires tels que les protéines et les sucres est devenu un domaine de recherche émergent dans les systèmes alimentaires. Les nanofibres de protéines et de polysaccharides électrofilées présentent les caractéristiques des nanomatériaux ainsi qu’un taux de sécurité et de dégradation élevé par rapport aux matériaux polymères synthétiques ; Ainsi, ils ont un large éventail d’utilisations potentielles dans les régimes alimentaires.

En raison de la structure complémentaire et tertiaire complexe des protéines et de la faible résistance physique des nanofibres produites, l’électrofilage directement avec des protéines est très difficile. En conséquence, les protéines sont souvent mélangées à des matériaux polymères pour l’électrofilage.

Nanofibres électrofilées : l’avenir de l’analyse alimentaire

La nourriture est difficile à analyser car elle comprend de nombreux échantillons et des matrices complexes. Les micro/nano capteurs basés sur l’électrospinning offrent une précision et une stabilité supérieures, et peuvent même effectuer une inspection optique.

La porosité élevée et la grande surface spécifique des nanofibrilles électrofilées, ainsi que la maniabilité de la surface, offrent des conditions idéales pour le développement de nouveaux capteurs pour l’évaluation des aliments et des boissons.

La spectroscopie, les acides nucléiques et les dosages immunologiques sont des techniques traditionnelles de détection d’agents pathogènes qui nécessitent un traitement sophistiqué des échantillons et des coûts de surveillance élevés. Les dernières avancées en nanotechnologie, telles que l’électrofilature, apportent des améliorations technologiques significatives dans l’identification des agents pathogènes d’origine alimentaire.

Les nanofibrilles électrofilées avec une surface spécifique élevée et des propriétés de surface facilement ajustables peuvent être utilisées pour détecter rapidement les antibiotiques dans les aliments. De plus, en raison de son faible coût, de sa compatibilité cellulaire et de son excellente capacité de transfert d’électrons, les fibres de carbone générées à l’aide de précurseurs polymères électrofilés et d’un traitement thermique supplémentaire peuvent être utilisées pour construire des capteurs électrochimiques.

Les procédures d’analyse des résidus de pesticides conventionnels impliquent souvent des processus complexes et des étapes chronophages. La détection basée sur les nanofibres électriques offre les avantages de la simplicité, de la rapidité et de l’économie et peut identifier les résidus de pesticides dans des échantillons alimentaires complexes.

Recherches récentes sur les applications d’analyse alimentaire des nanofibres électrofilées

Les nanofibres électroluminescentes sont particulièrement idéales pour la conception et la fabrication de capteurs en raison de leur grande flexibilité, de leur grande surface et de leur capacité à se lier biochimiquement. En conséquence, plusieurs études ont été menées ces dernières années pour découvrir l’applicabilité des nanofibres électriques pour l’analyse des aliments.

Un groupe de chercheurs a mis au point un test multiplexeur-particule fluorescent à base de gouttelettes installé sur une nanoplateforme fibreuse pour identifier les agents pathogènes alimentaires, comme décrit dans un article de recherche publié dans la revue Biosensors and Bioelectronics. Cette approche peut être utilisée pour un diagnostic rapide sur site, fournissant une véritable analyse en une seule étape.

Le réactif aptamère électrochimique unique a été conçu pour détecter la pénicilline dans le lait dans un autre travail publié dans le Journal of Food Measurement and Characterization. Lors de la surveillance des antibiotiques à base de pénicilline dans le lait, le capteur d’efficacité électrolytique a montré une excellente répétabilité, un large spectre linéaire et une faible limite de détection.

Perspectives d’avenir et pistes de recherches futures

Étant donné que les membranes nanofibreuses ont des régions de contact et de perméabilité très efficaces et que la surface des membranes peut être modifiée pour les cibler spécifiquement, l’électrofilage est une méthode prometteuse dans l’analyse du système alimentaire.

Il existe certaines limites à l’utilisation de l’électrofilage dans les systèmes alimentaires. La plupart de la création d’aliments fonctionnels basés sur l’électrofilature et la gestion des agents biologiquement actifs est terminée dans le laboratoire. Cependant, depuis in vivo L’environnement est plus complexe, les résultats dans le laboratoire Les simulations ne peuvent pas être utilisées pour remplacer les études in vivo.

En conséquence, plus in vivo Des tests sont nécessaires pour obtenir des données précises afin de guider les opérations commerciales. Enfin, les lois sur l’utilisation des nanofibres dans le secteur alimentaire doivent être revues pour assurer la croissance saine des nanofibres dans les domaines de l’analyse alimentaire et de la sécurité alimentaire.

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Références et lectures complémentaires

Huang, H et al. (2022). Nanofibres électrofilées : avancées actuelles et applications dans les systèmes alimentaires. Journal de l’agriculture et de la chimie alimentaire. Disponible sur : https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c05352

Merkant, LA et al. (2017). Capteurs à base d’électrofilature (bio) pour les applications alimentaires et agricoles : une revue. Tendances du TraAC en chimie analytique. Disponible sur : https://doi.org/10.1016/j.trac.2017.04.004

Nicolini, AM et al. (2015). Un immunodosage à base de gouttelettes sur une surface de nanofibre «collante» pour la détection diploïde et diploïde de bactéries à l’aide de smartphones. Biocapteurs et bioélectronique. Disponible sur : https://doi.org/10.1016/j.bios.2014.09.040

Fafai, SE et al. (2021). Aptasensor électrochimique basé sur un tapis de nanofibres de carbone électrofilé et des nanoparticules d’or pour la détection sensible de la pénicilline dans le lait. Journal de mesure et de caractérisation des aliments. Disponible sur : https://doi.org/10.1007/s11694-020-00684-x

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