Pastaraisiais metais biologiniai ir biomedžiagos mikrokaveratoriai ir mikrolaseriai sulaukė daug dėmesio dėl jų potencialo stebėjimo, ženklinimo, biologinio aptikimo, ląstelių brūkšninių kodų, informacijos saugumo ir anti-kūrimo. Medžiagos, sukuriančios mikrolaserio sistemą, pagamintą tik iš valgomų medžiagų, sėkmingai įterpiančios brūkšninius kodus ir jutiklius tiesiai į maistą, ir sukuriant naują techninį kelią maisto saugos stebėjimo .. programos .
Kaip padaryti valgomuosius mikrolasterius?
Lazeriai daugiausia susideda iš trijų komponentų: siurblio šaltinis, gaukite terpę ir rezonansinę ertmę . Gauginimo terpė yra fluorescencinis dažas, užtikrinantis optinį padidėjimą per stimuliuotą emisiją .. source, such as a pulsed laser. When the optical gain in the cavity exceeds the optical loss, the system reaches the laser threshold and emits laser light. Edible substances are used as gain media and cavities in the study. They are commonly found in food and medicine and are used in reasonable quantities and forms. The substances Jokiu būdu naudojami chemiškai modifikuoti, todėl produkto vaizdinė išvaizda, skonis ir maistinė vertė nėra reikšmingai pasikeitusi, o jo aplinkos vertė išlaikoma .
Tyrimo komanda sistemingai tikrino patvirtintus maisto priedus ir galiausiai nustatė keletą pagrindinių lazerių padidėjimo medžiagų:
- Chlorofilo šeima: Tyrimo metu nustatyta, kad chlorofilo-A kvantinis išeiga saulėgrąžų aliejuje pasiekė 0 . 3, kurio pakanka lazerio emisijai palaikyti . chlorofilo koncentraciją, natūraliai esančią alyvuogių aliejuje, gali pasiekti lazerio efektą be jokių papildomų medžiagų.
- Vitaminas B2 (riboflavinas): Kai kvantinis išeiga yra 0 . 27, jis gerai veikia vandeniniame tirpale ir suteikia idealią lazerinę terpę vandens pagrindu pagamintiems produktams.
- Karminas: Šis tradicinis maisto dažymas pasižymi geru lazerio našumu riebioje aplinkoje, išplėsdamas jo taikymo diapazoną .
Novatoriškas lazerio ertmės architektūros dizainas
Rezonansinių ertmės medžiagų pasirinkimas priklauso nuo mikrolaserio . konfigūracijos ir funkcijos. Dizainas, tyrimų komanda pademonstravo dvi novatoriškas architektūras:
„Whispering“ galerijos režimas (WGM): Naudojant optinį bendrą alyvos lašelių ar kietųjų mikrosferų vidinį atspindžio poveikį, WGM paprastai turi labai aukštus Q faktorius . Tyrimo komanda, pasiekusi lazmę, naudodama 2 mm chlorofilo-A arba 4 mm karminą, ištirpintą, ištirpintą saulėgrąžų aliejų. chlorofilo ir 4 mm. iš 4 . 5 μJ ir standartinis nuokrypis 0 . 2 μJ . Minimalus lašelio dydis, reikalingas lazeriui pasiekti, yra apie 35 μm ., be gryno chlorofilo-A, ne grybelinės chlorofilių, esančių iš spintelės, ir netgi grynu olive, taip pat, be gryno olive, taip pat, be gryno olive, taip pat gali būti grynu olive, taip pat, be gryno olive, taip pat, taip pat, taip pat yra gryno olive, taip pat, taip pat, esant grynai ir net grynam olive, taip pat yra grynos olietie, taip pat, be gryno olive, taip pat, be gryno olive, taip pat, taip pat, taip pat, esant grynam chlorofyll-a, nelifikuotam chlorofilio mišiniui. lašeliai vandenyje, tačiau lazulio slenkstis yra maždaug tris kartus didesnis . alyvuogių aliejuje, natūraliai yra pakankamai chlorofilo, kad būtų galima naudoti kaip lazerį aliejaus lašelių pavidalu, nepridedant jokių kitų medžiagų. WGM smailės taip pat pastebėtos spektre, esančiame žemiau lazulio slenksčio, kai sužadinami naudojant nuolatinį bangos (CW) lazerį arba šviesą, skleidžiantį diodą (LED).
„Fabry-Perot“ (FP): Linijinė ertmė, susidedanti iš dviejų veidrodžių, kurių stiprinimo terpė tarp jų . siūlomo FP valgomojo lazerio, valgomųjų sidabro lapų naudoja kaip atšvaitus, agarą ar želatiną kaip struktūrinę atramą, o tarpas tarp veidrodžių užpildytas 2 mm chlorofilo tirpalu {3 mm. Ertmė, užpildyta chlorofilo šuoline saulėgrąžų aliejumi μJ. Lazavimas taip pat buvo pasiektas naudojant ertmę, užpildytą natrio riboflavino fosfato vandeniniu tirpalu.
Neįtikėtinas tikslus brūkšninis kodas
Šis tyrimas parodo tikslią informaciją, koduojančią valgomųjų mikrolasterių . Monodisperse lašelius, paruoštus mikrofluidikomis Spektroskopija, kurios paklaida yra tik 1 . 2 nm . Tyrimo komanda sukūrė 14- bitų dvejetainę kodavimo sistemą, kuri teoriškai gali generuoti 16 384 unikalią identifikavimo kodą .} Tai užtenka, kad būtų galima užkoduoti pagrindinę informaciją, pavyzdžiui, gamintojo informaciją, gamybos datą, ekstrakto datą ir kilmę. Dėl fizinių ruošimo proceso apribojimų šis kodavimas yra fiziškai nepaklusnus, suteikiantis aukščiausią anti-kankinimo apsaugą didelės vertės produktų apsaugai.
Faktinėje demonstracijoje tyrimo komanda sėkmingai užkodavo „Tarptautinę dieną, kad sustabdytų maisto atliekas, 2017 m. Balandžio 26 d.“ Konservuotų persikų .. Informacija vis dar gali būti tobulai skaitoma.
Daugiafunkcinis jutimo stebėjimas maisto saugai
Be anti-kankinimo funkcijos, sistema taip pat demonstruoja galingus jutimo galimybes, teikdama realaus laiko stebėjimo metodą maisto saugai:
Tikslus cukraus koncentracijos matavimas: Naudojant WGM ertmės jautrumą aplinkinės terpės lūžio rodikliui, pasiekiamas 0 . 2% cukraus koncentracijos matavimas, kuris yra panašus į komercinių refraktometrų . efektyvumą.
Dinaminis pH vertės stebėjimas: Atnaujinant chitozano plėvelę, pH, pH nustatymas, kurio tikslumas yra 0 . 05 pH vienetų, pasiekiamas {. pieno grobio eksperimente, nuolatinis pH vertės pokytis per kelias dienas buvo sėkmingai stebimas, nes tai buvo nauja priemonė numatyti dairijos produktų galiojimo laiką.
Mikrobų augimo aptikimas: Novatoriškas maistinių medžiagų praturtinto želatinos naudojimas kaip jutimo terpė, kai bakterijų gamyba želatinazė skaido struktūrą, lazerio signalas išnyksta, intuityviai nurodant mikrobų užteršimą . Šis „savęs naikinantis“ jutiklio koncepcija atveria naują būdą ankstyvam maisto giliavimo įspėjimui ..
Temperatūros poveikio indikacija: Valgomieji riebalai su skirtingais lydymosi taškais yra naudojami temperatūrai jautriems komponentams . gaminti, veikiami temperatūros virš nustatytos temperatūros, struktūra keičiasi visam laikui, užtikrinant negrįžtamą įrašymo metodą šalto grandinės transportavimo stebėjimui .
Santrauka ir perspektyvos
Šis tyrimas parodė keletą valgomųjų lazerių ir jų pritaikymą gerinant maisto ir vaistų saugą . Tai buvo pirmasis sistemingas valgomųjų lazerinių dažų ir mikrokaveracijų tyrimas, parodantis dviejų tipų mikrokaveratorius: šnabždesio galerijos režimą ir fabry-pert režimą, tiriamąjį potvynį, tai yra tiriamieji, kurie yra tiriami, kaip „Senstors“ ir „Barcodes {2}“, „Toolde“. Technologija taip pat gali būti taikoma vartojimo produktų, tokių kaip kosmetika ir žemės ūkio produktai, kokybės stebėjimas ir aplinkos stebėjimas .. Tuo pačiu metu ši koncepcija gali būti išplėsta iki biomedicininių laukų, tokių kaip vaistų kapsulės ir medicinos implantai, teikiant naujas personalizuotos medicinos priemones .}}
Didžiulis lazerio technologijos potencialas maisto saugos srityje suteikia novatoriškų sprendimų pasaulinėms maisto saugos problemoms ., kai technologija toliau subręsta, ateina nauja „protingo maisto“ era - kiekvienas produktas turės savo „optinio ID kortelę“, kurios negalima suklastoti realiojo laiko sveikatos stebėjimo galimybėmis .}}}.
