Przedmiotem oferty jest bioczujnik (wynalazek) do wykrywania pochodnych związków fenolowych zarówno w przemyśle spożywczym, jak i ochronie środowiska.

Wynalazek zostały zgłoszone do ochrony patentowej w UPRP, pn. „Ceramiczny czujnik optyczny do wykrywania związków fenolowych” - nr zgłoszenia P.407585.

Szczegóły techniczne

Związki fenolowe (pochodne fenolu) to zróżnicowana grupa produktów zarówno pożytecznych jak i toksycznych. Z jednej strony fenol wpływa toksycznie na większość mikroorganizmów (ze względu na właściwości odkażające powszechnie wykorzystywany jest jako środek dezynfekujący). Roztwory fenolu działają drażniąco na skórę i oczy. Z drugiej strony związki fenolowe stanowią ważną grupę przeciwutleniaczy występujących w żywności pochodzenia roślinnego, a powszechność ich występowania w świecie roślin sprawia, że są nierozłącznymi składnikami pożywienia. Do pochodnych fenoli występujących powszechnie w diecie człowieka należą związki znajdujące się w zielonej i czarnej herbacie oraz w czerwonym winie, w owocach cytrusowych, jak również w roślinach, takich jak: cykoria, grejpfrut, cebula, sałata, jabłoń (skórka owocu), jagoda czarna.

Istotą czujnika jest chemoczuły film enzymatyczny (poli[2,7-bis(tifeno)-N-heksyloakrydon] oraz lakaza) naniesiony na warstwę platyny, która umieszczona jest w kanale przepływowym połączonym ze światłowodem. Światłowód z jednej strony połączony jest ze źródłem światła w postaci diody elektroluminescencyjnej lub laserowej, a z drugiej z czujnikiem świtała w postaci fotodiody. Czujnik ceramiczny wykonany jest z foli niskotemperaturowej, współwypalanej ceramiki LTCC. Czujnik może być wykonany przy użyciu lasera lub wykrojnika mechanicznego z niskotemperaturowej ceramiki. Przekrój poprzeczny kanałów dla badanej próbki to 450 μm2 (33.5 μl objętości), a kanałów światłowodowych to 900x900 μm2.

Pomiaru dokonuje się poprzez umieszczenie próbki badanego związku w kanale przepływowym. Jeżeli badana próbka zawiera pochodne związków fenolowych - następuje reakcja enzymatyczna. Próbkę oświetla się światłem o odpowiedniej długości fali (np. za pomocą diody LED). Następnie dokonuje się pomiaru spadku intensywności światła, co jest proporcjonalne do stężenia substancji fenolowej w badanej próbce. Czujnik był testowany pod kątem określenia wpływu prędkości przepływu badanego roztworu i prądu diody LED na jego wrażliwość i czas pomiaru. Najbardziej dokładne wyniki uzyskano dla najniższej szybkości przepływu (25 ml/min), bowiem w czasie wolnego przepływu dochodzi do większej ilości reakcji, przez co sygnał pomiarowy jest większy, a tym samym dokładność pomiaru. Czas odpowiedzi - czas pomiaru wynosi dla prędkości 25ml/min 5 minut. Czujnik działa powtarzalnie przez co najmniej 30 cykli reakcyjnych. Po tym czasie należy wymienić płytkę z enzymem.

Zastosowania / rynki

Czujniki służą do wykrywania związków fenolowych zarówno w przemyśle spożywczym, jak i ochronie środowiska. Zgodnie z rozporządzeniem Komisji Europejskiej stężenie fenoli w ściekach to 10.6 μM, co powoduję, że układ znajduje zastosowanie do badania zanieczyszczeń w wodach ściekowych. Limit detekcji czujnika dla prędkości pomiarowej 25ml/min to 7.25 μM.

Innowacyjność / korzyści

Obecnie stosowane metody nie pozwalają wykrywać związków fenolowych w czasie rzeczywistym (polegają one na pobraniu próbki i przebadaniu jej w laboratorium). Oferowane rozwiązanie pozwala na wykrycie w ciągu kilku minut związków fenolowych. Czujniki mogą być montowane np. wprost na linii produkcyjnej.

Kontakt z Brokerem Technologii
Wrocławskie Centrum Transferu Technologii, Politechnika Wrocławska

Tomasz Marciniszyn

tel. + 48 71 320 41 95

e-mail: tomasz.marciniszyn@pwr.edu.pl