Портативний пристрій, створений вченими з Малайзії і Таїланду, може в реальному часі визначати вміст капсаїцину в перці чилі. Прилад на основі графена, легованого азотом, виконаний у формі перцю, і його можна підключати до смартфона. Стаття опублікована в журналі
Гострота перцю багато в чому залежить від вмісту в ньому капсаїцину. Пекучість перцю зазвичай оцінюють за шкалою Сковілла - американського хіміка, який запропонував у 1912 році органолептичний тест для визначення гостроти перців. Органолептичний тест може дати тільки суб'єктивні результати, тому пізніше дані про вміст капсаїцину стали отримувати методами хроматографії, колориметрії, спектрофотометрії і капілярного електрофорезу. Для всіх цих тестів потрібні лабораторії з дорогим обладнанням і навчений персонал. Крім того, зразки для тестів потрібно спеціальним чином підготувати.
В останні кілька років популярністю користуються електрохімічні сенсори для визначення вмісту капсаїцину в пробах. Вже створені сенсори на основі електродів з графену з різними допантами, які показали високу чутливість і хорошу точність, але повноцінного доступного приладу так і не було сконструйовано.
Асамі Соле (Asamee Soleh) з Університету принца Сонгкла з колегами розробили пристрій для прямого визначення вмісту капсаїцину в зразках. Корпус приладу у формі перцю вчені надрукували на 3D-принтері. У корпусі знаходиться потенціат, до якого підключаються сенсор і USB, а також отвори для проб з фільтруючим шаром. Основою сенсора служить електромеханічне аналітичне пристосування (ePAD) на основі паперу для хроматографії. Процес створення ePAD добре вивчений, підходить для масштабного виробництва і відрізняється простотою і низькою вартістю. Так, з одного аркуша формату А4 паперу для хромотографії виходить 85 примірників ePAD. На паперову основу нанесено електроди з графенових нанопластинок, легованих азотом.
Для приладу розробники створили додаток на Android, який працює в двох режимах. Перший режим створено в дослідницьких цілях для оптимізації даних та аналізу, він показує електрохімічну характеристику на основі циклічної вольтамперометрії, диференційної імпульсної вольтамперометрії та імпедансної спектроскопії. Другий режим призначений для практичного застосування та оцінки гостроти реальних зразків перцю. Для зручності додаток може показувати гостроту в одиницях шкали Сковілла.
Дані про вміст капсаїцину в тестових зразках, отримані приладом, порівняли з даними спектрофотометрії. Різниця у вимірених даних виявилася несуттєвою. Пристрій виміряв концентрацію капсаїцину в реальних зразках в діапазоні від 6,8 мікромоль до 93,2 мікромоль з довірчою ймовірністю 95% відсотків.
Творцям вдалося реалізувати у своїй розробці простоту використання, низьку вартість, цікавий дизайн, а найголовніше: відсутність суворих вимог до підготовки зразків.
До речі, графен як сенсор корисний не тільки для визначення гостроти перцю, з його допомогою вчені, наприклад, створили експрес-тест на COVID-19.