3Dプリントセンサーは発がん性の可能性のある除草剤を見えなくすることができる

2021年9月17日、アンタークティックベアは、ワシントン州立大学（WSU）とDL ADV-Techのエンジニアが3Dプリント技術を使用して、発がん性の可能性がある除草剤「グリホサート」への曝露を検出する新しい方法を開発したことを知りました。
この検査キットは、3Dプリントされたセンサーでコーティングされたナノチューブの配列で構成されており、糖尿病の血糖値モニターと同様の技術を使用しているが、グリホサートのレベルを評価するために電流を使用する点が異なる。研究チームによると、この装置の検出反応は有機的ではなく人工的であり、製造コストが安く、特別な保管も必要ないため、有害化学物質を検出するのに理想的なツールだという。
「私たちは健康モニタリングのためにこのセンサーの開発を始めましたが、食品の安全性や環境モニタリングにも使用できます」と、研究著者で西シドニー大学機械材料工学部のユエヘ・リン教授は語った。「私たちはこれを持ち運び可能なように設計し、3Dプリントを使用して小型化したので、研究室や現場など、どこでも使用できます。」
△エンジニアのセンサーは、食品や飲料に含まれる除草剤の痕跡を検出するように設計されています。画像提供：ワシントン州立大学
グリホサート：物議を醸す化学物質<br /> グリホサートは主に雑草の生育を抑制するために使用されます。これはホスホン酸系除草剤で、植物の成長酵素を阻害することで作用します。周囲のあらゆる広葉樹種を効果的に枯らすことができます。この化学物質は1974年に米国で農薬として登録されて以来、世界中で広く使用されてきたが、その後、米国環境保護庁（ECA）によって徐々に周囲の環境に有害であることがわかってきた。
実際、EPAの調査によると、グリホサートは陸上や水中の鳥に潜在的な危険をもたらし、一部の食品では痕跡が検出されることもあるが、害を及ぼすという確固たる証拠はない。しかし同局は、一定の基準を満たしている限り、製品は食べても安全だと主張しており、大半の報告書や判決とは反対に、グリホサートが「人間にがんを引き起こす可能性は低い」としている。
しかし、EPAの判決は欧州食品安全機関と世界保健機関によって支持されたが、国際がん研究機関は、この化学物質は「おそらく人間に対して発がん性がある」と述べた。その結果、ベトナム、ドイツ、オランダはいずれもグリホサート除草剤の禁止を発表し、いくつかの国では段階的に廃止され、他の国では民間販売を全面的に禁止した。
△西南大学の林悦和教授は、このセンサーは持ち運びが可能なため「どこにでも」設置できると述べた。写真提供：ワシントン州立大学
「バイオミメティック」センサー<br /> グリホサートへの曝露に伴う潜在的なリスクを考慮して、WSU チームは国立衛生研究所が支援するプロジェクトの一環として、特定のキャンディーに含まれるグリホサート濃度の検査に着手しました。特に、エンジニアたちは、劣化を防ぐために慎重に保管する必要のある高価な分光計や生物学的抗体の使用を必要としない化学検査の開発を目指しました。
これを実現するために、研究者らは、生物学的抗体を模倣してグリホサート分子に結合できる小さな穴が埋め込まれたポリマーナノチューブで構成されたテストツールを構築した。これらのナノ構造に感知機能を持たせるために、電流を使ってグリホサートを測定し、安全なレベルに維持されるようにする印刷センサーで覆われました。
技術者たちは、この装置をテストする中で、最終的に「グリホサートを混ぜた」オレンジジュースと米にさらし、この化学物質の濃度をどれだけ正確に検出できるかを調べた。嬉しいことに、研究チームはこのセンサーが除草剤を高い感度と特異性で識別できることを発見したため、今後は人間のサンプルでテストしてグリホサートの毒性を調べるつもりだ。
「次のステップとして、このセンサーを使って血液、唾液、尿など人間のサンプルに含まれるグリホサートを検出したい」と、リン研究室のワシントン州立大学博士課程の学生で、この論文の第一著者であるディン・シーチャオ氏は述べた。「また、センサーの検知性能を向上させるために、新たなナノ材料の開発も続ける予定だ」
△写真は研究者らが3Dプリントしたマイクロ流体デバイスの1つです。3Dプリント技術の進歩により、新しいタイプのマイクロ流体健康センサーの製造が可能になりつつあります。写真提供：UMN
3Dプリントされた健康モニター 過去1年ほどの間に、3Dプリントバイオセンサーの開発が大きく進歩し、ユーザーは特定の健康上の問題を検出し、予防できるようになるかもしれません。クラークソン大学の科学者たちは、皮膚に直接貼り付けて着用者に紫外線過剰曝露の危険性を警告できる 3D プリントのバイオセンサーを開発しました。
米国の他の地域では、研究者らがオプトメック社のエアロゾルジェットプリンティング（AJP）技術を使用して、グラフェンベースの食品毒性センサーを製造した。 3Dプリントされた強化デバイスは、標準的な臨床検査よりも速い速度で食品中のヒスタミン（またはアレルゲン）や毒素を検出できると言われている。
より実験的な軍事用途では、CCDC 兵士センターは兵士の生理学的追跡を可能にする生物学的兵士センサーも開発しています。実際には、この検出器は兵器化された毒素や細菌などの空中の危険物を検知することで、兵士に脅威的な状況を知らせることもできる。

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