Nume proiect: Sistem de detectie a aditivului alimentar nociv: glutamat monosodic
Acronim: DESYRE
Contract nr. 270/ 01.10.2015
Cod proiect: PN-II-RU-TE-2014-4-0976
Domeniu de cercetare: Stiinta materialelor
Programul: Resurse Umane
Tipul proiectului: Proiecte de cercetare pentru stimularea constituirii de tinere echipe de cercetare independente
Director de proiect: Andreea Matei
Coordonator: Institutul National pentru Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei
Sursa finantare: Unitatea
Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii
si Inovarii (UEFISCDI), program Resurse Umane, competitia 2014
Rezumatul proiectului:
In zilele noastre, un efort puternic este dedicat evitarii consumului de alimente cu aditivi dăunătoari și pentru a informa oamenii despre efectele secundare ale acestor aditivi utilizați în industria alimentară. Consumatorii ar trebui să fie conștienți de ceea ce cumpara si ar trebui să se simtă în siguranță in ceea ce priveste alimentele pe care le mananca.
Există o nevoie continuă și crescatoare de sisteme de detectie simple, noi soluții și materiale active, pentru identificarea elementelor nocive sau a elementelor care depășesc valoarea limită admisa în alimente și băuturi.
Scopul proiectului Desyre este de a dezvolta un sistem de detectie pentru aditivul nociv: glutamat monosodic MSG (aditiv cu numărul 621) cu sensibilitate ridicată și limita de detecție scăzută. Acest dispozitiv se va baza pe detectia voltametrica. Electrodul de lucru va fi acoperit cu filme subtiri de hidroxizi dublu stratificati (LDH) depuse prin tehnici laser, pe substrate izolatoare acoperite cu platina.
Proiectul va investiga posibilitatea și costurile pentru a construi un sistem portabil. Scopul principal al proiectului este de a crește filme subțiri cristaline de hidroxizi dublu stratificati, folosind depunerea laser. Desyre proiect sustine tendința de miniaturizare prin găsirea de metode alternative pentru a fabrica materialul activ al detectorului.
Obiectivul proiectului Desyre
este
de a dezvolta un sistem de detectie cu sensibilitate ridicata si limita de
detectie scazuta pentru aditivii nocivi, flosind ca aditiv test glutamatul
monosodic.
Etapa I - 31.12.2015 (click pentru raportul stiintific al etapei)
Studii in vederea stabilirii combinatiei aditiv alimentar-LDH sau LDH compozit pentru a fi integrat in sensor.
Activitati:
Studii asupra hidroxizilor dublu stratificati capabili sa detecteze glutamatul
monosodic
Valoare etapa I: 90.000 lei
Etapa II - 31.12.2016
Stabilirea materialelor pentru senzori si depunerea filmelor subtiri de LDH
Obiective:
1. Stabilirea combinatiei aditiv alimentar-LDH sau LDH compozit pentru a fi integrat in sensor.
Activitate 1. Selectia materialelor capabile sa detecteze agentii care pot afecta masuratorile voltametrice
Activitate 2. Testarea metodelor de extractie a aditivului din alimente/ bauturi (solvent, regim termic)
2. Depunerea filmelor subtiri de LDH
Activitate 1. Selectia conditiilor de depunere optime pentru producerea de filme subtiri de LDH continue, aderente si orientate
Activitate 2. Caracterizarea morfologica, structurala si chimica a straturilor depuse
Valoare etapa II: 236.992 lei
Diseminare:
- Articol “Ferrocene pixels by laser-induced forward transfer: towards flexible microelectrode printing”, B. Mitu, A. Matei, M. Filipescu, A. Palla Papavlu, A. Bercea, T. Lippert, M. Dinescu, Journal of Physics D- Applied Physics (in revizie)
- Reconstruction by “memory effect” of layered double hydroxides thin films grown by pulsed laser deposition, A.Matei, R. Birjega, A.Vlad, V. Marascu, M. Filipescu, C. Luculescu, R.Zavoianu, O.D.Pavel, M.C. Corobea, M. Dinescu – EMRS Conference, Liile, Franta 2-6 mai 2016 (POSTER)
- „Laser deposition of layered double hydroxides thin films”, A. Matei, Conferinta Internationala 2D EMN Meeting - EMN Workshop on Nanomaterials and Nanostructures – San Sebastian, Spania, 18-22 mai 2016 (LECTIE INVITATA)
- Layered double hydroxides thin films grown by laser techniques for food additives detection, A.Matei, R. Birjega, A.Vlad, A. Palla Papavlu, M. Filipescu, V. Marascu, R.Zavoianu, O.D.Pavel, M.C. Corobea, M. Dinescu, ICPEPA 10 Confrence, Brasov, Romania 29 august-3 septembrie 2016 (POSTER)
- The selection of optimal deposition conditions for producing thin films of Mg-Al LDH using laser techniques, A. Marinescu, A. Matei, A. Vlad, R. Birjega, M. Filipescu, V. Marascu, M. Dinescu, I. Tirca, R. Zavoianu, O. D. Pavel, C. Corobea, ICPEPA 10 Confrence, Brasov, Romania 29 august-3 septembrie 2016 (POSTER)
- Spectroscopic and structural characterization of layered double hydroxides thin films, A. Marinescu, A. Matei, A. Vlad, R. Birjega, M. Filipescu, V. Marascu, M. Dinescu, I. Tirca, R. Zavoianu, O.D. Pavel, C. Corobea, IBWAP 2016 Conference, Cnstanta, Romania, 7-10 iulie 2016 (POSTER)
- Pulsed laser deposition of super hydrophobic thin films of layered double hydroxides, A.Matei, R. Birjega, A.Vlad, M. Filipescu, R.Zavoianu, O.D.Pavel, M.C. Corobea, M. Dinescu, Nanotech Conference, Whashington DC, USA, 22-25 mai 2016 (POSTER)
Etapa III - 30.09.2017
Solutii pentru imbunatatirea calitatii straturilor si testarea senzorilor
1. Abordari posibile pentru a imbunatati calitatea straturilor
1.1 Abordari posibile pentru a imbunatati calitatea straturilor (de exemplu cresterea suprafetei active)
1.2 Abordari posibile pentru a imbunatati sensibilitatea de detectie a hidroxizilor selectati
2. Testarea senzorilor
2.1 Teste pe MSG
2.2 Stabilirea parametrilor detectiei: sensibilitate, selectivitate, timp de raspuns.
2.3 Teste pe substante ce ar putea conduce la raspunsuri false sau ar putea influenta calitatea raspunsului senzorului
2.4 Evaluarea costurilor sistemului
3. Diseminarea prin comunicare naţionala sau internaţionala si publicarea unei lucrari
Valoare etapa III: 223.008 lei
Diseminare:
- Optimum conditions for producing oriented thin LDH films, Anca MARINESCU, Andreea MATEI, Angela VLAD, Ruxandra BIRJEGA, Valentina MARASCU, Maria DINESCU, Rodica ZAVOIANU, Octavian D. PAVEL, Cosmin M. COROBEA, 17th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, IBWAP 2017 (11-14, July, 2017) POSTER
- Properties and applications of clay thin films, Andreea Matei, Ruxandra Birjega, Angela Vlad, Dora D. Baciu, Maria Dinescu, Rodica Zavoianu, Mihai C. Corobea, 17th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, IBWAP 2017 (11-14 iulie 2017) PREZENTARE ORALA
- Lamellar thin films for food additives detection, A. Matei, R. Birjega, A.Vlad, A. Palla Papavlu, M. Filipescu, V. Marascu, A. Marinescu, M. Dinescu, R. Zavoianu, O.D.Pavel, The 9th International Conference on Advanced Materials, ROCAM 2017 (11-14 Iulie, 2017), Bucharest, ROMANIA, POSTER
- Plasma treatment of layered double hydroxides thin films deposited by laser techniques, A. Matei, R. Birjega, D.D. Baciu, A. Vlad, A. Marinescu, M. D. Ionita, R. Zavoianu, M. Dinescu, 17th International Conference on Plasma Physics and Applications, 15-20 iunie 2017, Magurele, Bucharest, ROMANIA, POSTER
- Super hydrophobic thin films of hybrid fatty acids-layered double hydroxides obtained by laser techniques, A.Matei, R. Birjega, A.Vlad, D. Popescu, R.Zavoianu, M.C. Corobea, M. Dinescu, E-MRS 2017 Spring Meeting, May 22 to 26, 2017, Simpozion: New frontiers in laser interaction: from hard coatings to smart materials, Strasbourg, Franta POSTER
- Photoluminescent Layered Double Hydroxides thin films, A. Vlad, I. Tirca, M. Secu, R. Birjega, R. Zavoianu, A. Matei, A. Marinescu, M. Dinescu, E-MRS 2017 Fall Meeting, Varsovia, Polonia, 18-21 Septembrie 2017, POSTER
- ARTICOL: Pulsed laser deposition of functionalized Mg-Al layered double hydroxide thin films, A. Vlad, R. Birjega, I. Tirca, A. Matei, C. C. Mardare, A. W. Hassel, M. Dinescu, R. Zavoianu, Applied Phys A (under review)
- CAPITOL: LDH interlayered nanostructures for biomedical and environmental applications, Matei Andreea, Birjega R., Vlad Angela, Mitu Bogdana, Baciu Dora Domnica, Dinescu M., Zavoianu R., in cartea Functional nanostructured interfaces for environmental science and biomedical applications, editura Elsevier (in redactare)
Concluzii:
Au fost identificate conditiile optime pentru depunerea filmelor subtiri de Ni3Al LDH ca suprafata activa a unui biosenzor de MSG. Au fost abordate diverse metode pentru imbunatatirea calitatii si sensibilitatii straturilor: de exemplu cresterea suprafetei active prin tratarea in plasma a filmelor, adaugarea unei mici cantitati de grafena in compozitia filmelor prin folosirea tehnicii MAPLE. O alta solutie propusa este si utilizarea unei proceduri de calcinare/ hidratare, aceasta necesitand insa un timp indelungat de procesare.
Senzorii pe baza de Ni3Al au fost testati din punct de vedere al sensibilitatii. Au fost facute teste pe substante ce ar putea conduce la raspunsuri false sau ar putea influenta calitatea raspunsului senzorului (ex: acidul ascorbic). Pretul unui astfel de electrod la retail a fost estimat la 15.15 Eur, pret ce ar putea fi drastic scazut in cazul utilizarii unei instalatii industriale. Sistemul portabil poate fi dezvolatat in continuare pentru adaugarea si identificarea si a altor aditivi alimentari nocivi. Proiectul este un pas catre un dispozitiv care poate avea o aplicare imediata in viata oamenilor si ar putea fi folosit pentru utilizatorii finali, lanturile de magazine, producatorii de alimente si autoritatile sanitare.