Τα τελευταία χρόνια, τα μικροβολικά και μικροεπιχειρηματικά βιολογικά υλικά και μικροεπιχειρήσεις έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή λόγω των δυνατοτήτων τους στην παρακολούθηση, την επισήμανση, τη βιολογική ανίχνευση, την κυτταρική γραμμική κωδικοποίηση, την ασφάλεια των πληροφοριών και την ομάδα του Slovenia {}}}} Τα υλικά, η ανάπτυξη ενός συστήματος microlaser που κατασκευάζεται εξ ολοκλήρου από βρώσιμες ουσίες, ενσωματώνει επιτυχώς τους γραμμικούς κώδικες και τους αισθητήρες απευθείας σε τρόφιμα και δημιουργώντας ένα νέο τεχνικό μονοπάτι για την παρακολούθηση της ασφάλειας των τροφίμων . Αυτή η έρευνα ενισχύει σημαντικά την ανιχνευσιμότητα, την παρακολούθηση της ασφάλειας και τη φρεσκάδα των τροφίμων και των φαρμάκων, καθώς και των μη υδραυλικών προϊόντων, Εφαρμογές .
Πώς να φτιάξετε βρώσιμα μικροεπεξεργαστικά;
Τα λέιζερ αποτελούνται κυρίως από τρία συστατικά: η πηγή αντλίας, το μέσο κέρδους και η συντονισμένη κοιλότητα . Το μέσο κέρδους είναι μια φθορίζουσα βαφή που παρέχει το οπτικό κέρδος μέσω της διεγερμένης εκπομπής . Η μελέτη έδειξε δύο τύπους μικροβιοτήτων: Λειτουργία Whispering Gallery (WGM) και Fabry-Perot (FP) Η πηγή, όπως το παλμικό λέιζερ . όταν το οπτικό κέρδος στην κοιλότητα υπερβαίνει την οπτική απώλεια, το σύστημα φτάνει στο κατώφλι λέιζερ και να εκπέμπει με λογικές ποσότητες λέιζερ { δεν τροποποιούνται χημικά με κανέναν τρόπο, οπότε η οπτική εμφάνιση, η γεύση και η διατροφική αξία του προϊόντος δεν αλλάζουν σημαντικά και η περιβαλλοντική του αξία διατηρείται .
Η ερευνητική ομάδα εξέτασε συστηματικά εγκεκριμένα πρόσθετα τροφίμων και τελικά προσδιόρισε αρκετά βασικά υλικά κέρδους λέιζερ:
- Οικογένεια χλωροφύλλης: Η μελέτη διαπίστωσε ότι η κβαντική απόδοση της χλωροφύλλης-Α σε ηλιοτρόπιο έφτασε στο 0 . 3, το οποίο αρκεί για να υποστηρίξει την εκπομπή λέιζερ . Η συγκέντρωση χλωροφύλλης που περιέχεται φυσικά στο ελαιόλαδο μπορεί να επιτύχει το αποτέλεσμα λέιζερ χωρίς την ανάγκη για τυχόν πρόσθετες ουσίες.
- Βιταμίνη Β2 (ριβοφλαβίνη): Με κβαντική απόδοση 0 . 27, εκτελεί καλά σε υδατικό διάλυμα και παρέχει ένα ιδανικό μέσο λέιζερ για προϊόντα με βάση το νερό.
- Κατακόκκινος: Αυτό το παραδοσιακό χρωματισμό τροφίμων παρουσιάζει καλή απόδοση λέιζερ σε ένα λιπαρό περιβάλλον, επεκτείνοντας το εύρος εφαρμογών .
Καινοτόμος σχεδιασμός αρχιτεκτονικής κοιλοτήτων λέιζερ
Η επιλογή των συντονιστικών υλικών της κοιλότητας εξαρτάται από τη διαμόρφωση και τη λειτουργία του microlaser . συνήθως αυτά τα υλικά πρέπει να είναι διαφανή και σε μερικές διαμορφώσεις, πρέπει να έχουν ένα υψηλό δείκτη διάθλασης ή να είναι αντανακλαστικά όταν χρησιμοποιούνται ως καθρέφτη, έτσι διάφορα έλαια, βούτυρο, άγαρ, ζελατίνη, chitosan και λεπτό φύλλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κοιλότητα, το}}}}}}}}}}. Έδειξε δύο καινοτόμες αρχιτεκτονικές:
Whispering Gallery Mode (WGM): Χρήση της οπτικής συνολικής εσωτερικής αντανάκλασης των σταγονιδίων λαδιού ή των στερεών μικροσφαιριδίων, τα WGMs συνήθως έχουν πολύ υψηλούς παράγοντες Q . Η ερευνητική ομάδα πέτυχε το Lasing χρησιμοποιώντας 2 mm χλωροφύλλης-α ή 4 mm carmine διαλυμένο σε ηλιόλουστο έλαιο . για χλωροφύλλες που έχουν οριστεί από τα σταγονίδια, το μέτρο Quic 4 . 5 μJ και τυπική απόκλιση 0 . 2 μJ . Το ελάχιστο μέγεθος σταγονιδίων που απαιτείται για την επίτευξη του Lasing είναι περίπου 35 μm. επιπλέον με καθαρό χλωροφύλλιο-Α, μη ενεργοποιημένη χλωροφύλλη που εκχυλίζονται από το σπανάκι και το καθαρό έλαιο μπορεί επίσης να εκπέμπει το Lasing από το πετρέλαιο από το πετρέλαιο που εκχυλίζεται από το πετρέλαιο. Το κατώφλι με λέιζερ είναι περίπου τρεις φορές υψηλότερο . ελαιόλαδο φυσικά περιέχει αρκετή χλωροφύλλη για να χρησιμοποιηθεί ως λέιζερ με τη μορφή σταγονιδίων λαδιού χωρίς την προσθήκη άλλων ουσιών. Οι κορυφές WGM έχουν επίσης παρατηρηθεί στο φάσμα κάτω από το όριο Lasing όταν διεγείρονται χρησιμοποιώντας ένα λέιζερ συνεχούς κύματος (CW) ή μια δίοδο εκπομπής φωτός (LED).
Fabry-Perot (FP): Μια γραμμική κοιλότητα που αποτελείται από δύο καθρέφτες με ένα μέσο κέρδους μεταξύ τους . Το προτεινόμενο FP βρώσιμο λέιζερ χρησιμοποιεί βρώσιμα φύλλα αργύρου ως ανακλαστήρες, άγαρ ή ζελατίνη ως δομική στήριξη και ο χώρος μεταξύ των καθρέφτη είναι γεμάτη με 2 mm χλωροφύλλιο διαλυμένο σε ηλιέλαιο ή 5 mm riboflavin ribofin riboflavin riblavin riblavin riblavin riblavin riblavin riblavin ribofin riboflavin ribofin ribofin riboflavin riboflavin ribofin}}}}}}}. Το ηλιοτρόπιο με χλωροφύλλη αντλήθηκε με ένα παλμικό λέιζερ, αιχμηρά, εξίσου διαχωρισμένες κορυφές εμφανίστηκε στο φάσμα εκπομπής πάνω από την κατώτατη ενέργεια των 6 μJ, που υποδεικνύει την παρουσία λέιζερ στην κοιλότητα FP, με ένα μέσο όριο λέιζερ 5 {8} 9 μια και μια τυπική απόκλιση 0 {9} 2 μJ. Το Lasing επιτεύχθηκε επίσης χρησιμοποιώντας μια κοιλότητα γεμάτη με υδατικό διάλυμα φωσφορικού νατρίου ριβοφλαβίνης.
Ακρίβεια γραμμικού κώδικα ακριβείας
Αυτή η μελέτη καταδεικνύει την ικανότητα κωδικοποίησης ακριβείας των βρώσιμων μικροεπικοινωνιών . Τα μονοδιεγερτικά σταγονίδια που παρασκευάζονται από το microfluidics έχουν ένα μέγεθος μεταβολής μεγέθους μόνο του droplet του droplet μπορεί να είναι ακρίβεια με ακρίβεια από το laser {{-0.4}}}} φασματοσκοπία με σφάλμα μόνο 1 . 2 nm . Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε ένα 14- δυαδικό σύστημα κωδικοποίησης bit και θεωρητικά να δημιουργήσει 16.384 μοναδικούς κωδικούς ταυτοποίησης . Αυτό είναι αρκετό για να κωδικοποιήσει τις βασικές πληροφορίες, όπως οι πληροφορίες κατασκευαστή, η ημερομηνία λήξης, η ημερομηνία λήξης και η προέλευση. Λόγω των φυσικών περιορισμών της διαδικασίας παρασκευής, αυτή η κωδικοποίηση είναι φυσικά άκαμπτη, παρέχοντας την τελική προστασία κατά της παρακολούθησης για προϊόντα υψηλής αξίας.
Στην πραγματική επίδειξη, η ερευνητική ομάδα κωδικοποίησε με επιτυχία την "Διεθνή Ημέρα για να σταματήσει τα απόβλητα τροφίμων, στις 26 Απριλίου 2017" σε κονσερβοποιημένα ροδάκινα . Ολόκληρη η διαδικασία κωδικοποίησης απαιτεί μόνο 5 μΐ ηλιέλαιο και η ενεργειακή συνεισφορά σε 500 ml προϊόντος είναι αμελητέο (μόνο 0. 008 kCal/100 ml) {}} μετά από ένα έτος, το ENCAL/100 ml) Οι πληροφορίες μπορούν ακόμα να διαβαστούν τέλεια.
Πολυλειτουργική παρακολούθηση ανίχνευσης για ασφάλεια των τροφίμων
Εκτός από τη συνάρτηση κατά της μετατόπισης, το σύστημα καταδεικνύει επίσης ισχυρές δυνατότητες ανίχνευσης, παρέχοντας μια μέθοδο παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο για την ασφάλεια των τροφίμων:
Ακριβής μέτρηση της συγκέντρωσης ζάχαρης: Χρησιμοποιώντας την ευαισθησία της κοιλότητας WGM στον δείκτη διάθλασης του περιβάλλοντος μέσου, η μέτρηση της συγκέντρωσης ζάχαρης με ακρίβεια 0 . 2% επιτυγχάνεται, η οποία είναι συγκρίσιμη με την απόδοση των εμπορικών ανθεκτικών {{2}.
Δυναμική παρακολούθηση της τιμής pH: Μέσω της διαστολής της ταινίας χιτοζάνης, η ανίχνευση του ρΗ με ακρίβεια 0 . 05 μονάδες pH επιτυγχάνεται . Στο πείραμα αλλοίωσης του γάλακτος, η συνεχής αλλαγή της τιμής του ρΗ για αρκετές ημέρες παρακολουθείται με επιτυχία, παρέχοντας ένα νέο εργαλείο για την πρόβλεψη της διάρκειας ζωής των γαλακτοκομικών προϊόντων.
Ανίχνευση μικροβιακής ανάπτυξης: Η καινοτόμος χρήση της ζελατίνης εμπλουτισμένης θρεπτικής ουσίας ως μέσου ανίχνευσης, όταν η ζελατινάση που παράγεται από τα βακτήρια αποσυνδέει τη δομή, το σήμα λέιζερ εξαφανίζεται, υποδεικνύοντας διαισθητικά μικροβιακή μόλυνση ..
Ένδειξη έκθεσης θερμοκρασίας: Τα βρώσιμα λίπη με διαφορετικά σημεία τήξης χρησιμοποιούνται για να κατασκευαστούν εξαρτήματα ευαίσθητα στη θερμοκρασία . Μόλις εκτίθενται σε θερμοκρασία πάνω από τη θερμοκρασία, η δομή αλλάζει μόνιμα, παρέχοντας μια μη αναστρέψιμη μέθοδο καταγραφής για την παρακολούθηση της μεταφοράς ψυχρής αλυσίδας.
Περίληψη και προοπτική
Αυτή η μελέτη κατέδειξε διάφορα βρώσιμα λέιζερ και τις εφαρμογές τους για την ενίσχυση της ασφάλειας των τροφίμων και των ναρκωτικών . Ήταν η πρώτη συστηματική μελέτη των βρώσιμων χρωστικών λέιζερ και των μικροβιοτήτων, που επιδεικνύουν δύο τύπους μικροβιοτήτων: Επίσης, εφαρμόζονται στην παρακολούθηση ποιότητας και την περιβαλλοντική παρακολούθηση των καταναλωτικών προϊόντων όπως τα καλλυντικά και τα γεωργικά προϊόντα . ταυτόχρονα, αυτή η έννοια μπορεί να επεκταθεί σε βιοϊατρικά πεδία όπως τα καψάκια φαρμάκων και τα ιατρικά εμφυτεύματα, παρέχοντας νέα εργαλεία για την εξατομικευμένη ιατρική.}}}
Το τεράστιο δυναμικό της τεχνολογίας λέιζερ στον τομέα της ασφάλειας των τροφίμων παρέχει καινοτόμες λύσεις στα παγκόσμια ζητήματα ασφάλειας τροφίμων . καθώς η τεχνολογία ωριμάζει περαιτέρω, έρχεται μια νέα εποχή "έξυπνου φαγητού" - κάθε προϊόν θα έχει τη δική της "οπτική ταυτότητα" που δεν μπορεί να σφυρηλατηθεί με δυνατότητες παρακολούθησης της υγείας σε πραγματικό χρόνο.}
