MIkrofluidni Senzorski Sistem za zaznavanje PESticidov (MISS PES)

Nazaj na seznam za leto 2021

Oznaka in naziv projekta

J2-3049 MIkrofluidni Senzorski Sistem za zaznavanje PESticidov (MISS PES)
J2-3049 MIcrofluidic Sensor System for PESticides detection (MISS PES)

Link na: IJS K5

SLO: https://www-k5.ijs.si/projekti/nacionalni-projekti/j2-3049-mikrofluidni-senzorski-sistem-za-zaznavanje-pesticidov-miss-pes/
ANG: https://www-k5.ijs.si/en/projects/national-projects/j2-3049-microfluidic-sensor-system-for-pesticide-detection-miss-pes/

Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev

Projektna skupina

Vodja projekta: prof. dr. Danjela Kuščer Hrovatin (13369) (https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/8034)

Sodelujoče raziskovalne organizacije:
Institut Jožef Stefan (link: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl)
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo (https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/organization/556)

Vsebinski opis projekta

Slovenščina:

Neonikotinoidni (NNI) pesticidi so skupina razmeroma novih insekticidov širokega spektra, ki vplivajo na centralni živčni sistem žuželk, kar vodi do paralize in smrti. NNI se uporabljajo po vsem svetu zaradi njihove učinkovitosti in nizke strupenosti za netarčne vrste organizmov. Nedavne raziskave kažejo, da lahko NNI vplivajo na živčni sistem sesalcev, prav tako lahko povzročijo propad kolonije medonosnih čebel. Vsi NNI-ji so strupeni za čebele z oralno dozo LD50 manj kot 5 ng na čebelo. Da bi zaščitili čebele v Evropi in s tem ohranili biotsko raznovrstnost v okolju, je EU v letu 2018 omejila uporabo treh najbolj strupenih NNI-jev.

V zadnjih letih je zaznavanje NNI-jev v prehranskih produktih in okoljskih vzorcih postalo nadvse pomembno zaradi preprečevanja strupenih učinkov na netarčne organizme. Uveljavljene metode za analizo NNI-jev v teh vzorcih so različne vrste kromatografij in masa spektrometrija. Čeprav so te metode natančne in zanesljive, pa so hkrati tudi časovno zahtevne in dokaj drage. Zahtevajo uporabo specializirane in drage opreme, visoko strokovno izobražene operaterje, kar omejuje njihovo praktično uporabo. Za analizo NNI-jev v realnih vzorcih v okolju, je nujno potrebno razviti metode in naprave za natančno, selektivno in občutljivo zaznavanje NNI-jev.

V predlaganem projektu bomo za hkratno detekcijo več NNI-jev z mejo zaznavanja ng/g skonstruirali mikrofluidni elektrokemijski senzorski sistem (MES) z več tri-elektrodnimi senzorji (TES) skupaj z ustrezno elektroniko za zaznavanje. Hkratna detekcija več NNI-jev predstavlja preboj na področju zaznavanja: je hitra in efektivna presejalna analiza za nadzor varnosti hrane in okolja ter za detekcijo na oddaljenih mestih.

Cilji projekta so:
1) priprava kompozitne delovne elektrode na osnovi nanostrukturiranih materialov za zaznavanje NNI ter ocena selektivnosti in občutljivosti elektrode TES;
2) izdelava TES za zaznavanje več vrst NNI in določitev merilnih pogojev za zaznavanje petih različnih NNI v modelni tekočini;
3) Določitev različnih NNI z MES sistemom v realnem okolju z mejo zaznavnosti pod 1 ng / g.

Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS (https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/18687)

Angleščina:

Neonicotinoid pesticides (NNIs) are a group of comparatively new, broad-spectrum insecticides that affect the central nervous system of insects, leading to eventual paralysis and death. NNIs are one of the most used pesticides worldwide, due to their effectiveness and relatively low toxicity towards non-target species. But some recent research shows that NNIs could affect the mammalian nervous system, and could cause colony collapse in honeybees. All NNIs are toxic to honeybees, with oral LD50 values below 5 ng per honeybee. To protect honeybees and thus to preserve biodiversity in the environment, the European Commission imposed a ban on the use of the three most toxic NNIs in 2018.
Due to the environment and food-safety issue, the monitoring of NNIs in real samples has become increasingly important. The chromatography/mass-spectrometry techniques are well established and reliable, but they are performed in laboratories, are time-consuming, demand the use of expensive equipment and require highly trained staff. There is urgent need to provide accurate, selective and sensitive determinations of NNIs on-site in real samples.
In the propose project we will realise a microfluidic electrochemical sensor (MES) system with an array of three-electrodes sensors (TESs) and a corresponding electronic for simultaneous detection and quantification of a few relevant NNIs with a ng/g limit of detection. The detection of multiple NNIs with a microfluidic system in breakthrough in sensing: it presents fast and effective screening techniques for food and environmental safety monitoring and detection of NNIs on-site.

The objectives of the project are:
1) Preparation of nanoparticle composite working electrode for detecting NNIs and evaluation of the selectivity and sensitivity of the electrode in a three-electrode system;
2) Fabrication of a microfluidic electrochemical sensor system for the multiple detection of NNIs and a determination of the measuring conditions for sensing different NNIs in a model fluid;
3) Determination of NNIs with a microfluidic electrochemical sensor (MES) system in a relevant environment with a limit of detection below 1 ng/g.

Faze projekta in opis njihove realizacije

1. Faza: Specifikacije za mikrofluidni elektrokemijski senzorski sistem
2. Faza: Sinteza materialov, senzorskih komponent in njihova karakterizacija
3. Faza: Izdelava trielektrodnega senzorskega sistema in mikrofluidnega elektrokemijskega senzorskega sistema
4. Faza: Demonstracija delovanja mikrofluidnega senzorskega sistema v modelni tekočini in v realnih vzorcih

ANG
Phase 1: Specifications for a microfluidic electrochemical sensor system
Phase 2: Synthesis of materials, sensor components and their characterization
Phase 3: Fabrication of a three-electrode sensor system and a microfluidic electrochemical sensor system
Phase 4: Microfluidic sensor system performances with a model fluid and in real samples

Bibliografske reference

1. DEKLEVA, Maksimiljan, GRIČAR, Ema, PROSEN, Helena, MAROLT, Gregor, KOLAR, Mitja, GENORIO, Boštjan, REPIČ, Barbara, KUŠČER, Danjela. Optimization of materials on a working electrode for the determination of neonicotinoids. V: NOVAK, Rok (ur.), et al. 14. študentska konferenca Mednarodne podiplomske šole Jožefa Stefana = 14th Jožef Stefan International Postgraduate School Students' Conference : knjiga povzetkov = book of abstracts : 1. - 3. junij 2022, Kamnik, Slovenia = 1st - 3rd June, 2022, Kamnik, Slovenia, 14. študentska konferenca Mednarodne podiplomske šole Jožefa Stefana, 1. - 3. junij 2022, Kamnik, Slovenia = 14th Jožef Stefan International Postgraduate School Students' Conference, 1st - 3rd June, 2022, Kamnik, Slovenia. Ljubljana: Jožef Stefan Institute: Jožef Stefan International Postgraduate School. 2022, str. 94. http://ipssc.mps.si/Book_of_Abstracts.pdf. [COBISS.SI-ID 113702147]

2. REPIČ, Barbara, DEKLEVA, Maksimiljan, GRIČAR, Ema, KOLAR, Mitja, MAROLT, Gregor, PROSEN, Helena, MAKAROVIČ, Kostja, BELAVIČ, Darko, KUŠČER, Danjela. Preparation and electrochemical characterization of screen-printed graphite electrodes. V: NOVAK, Rok (ur.), et al. 14. študentska konferenca Mednarodne podiplomske šole Jožefa Stefana = 14th Jožef Stefan International Postgraduate School Students' Conference : knjiga povzetkov = book of abstracts : 1. - 3. junij 2022, Kamnik, Slovenia = 1st - 3rd June, 2022, Kamnik, Slovenia, 14. študentska konferenca Mednarodne podiplomske šole Jožefa Stefana, 1. - 3. junij 2022, Kamnik, Slovenia = 14th Jožef Stefan International Postgraduate School Students' Conference, 1st - 3rd June, 2022, Kamnik, Slovenia. Ljubljana: Jožef Stefan Institute: Jožef Stefan International Postgraduate School. 2022, str. 96. http://ipssc.mps.si/Book_of_Abstracts.pdf. [COBISS.SI-ID 113700355]

3. REPIČ, Barbara, DEKLEVA, Maksimiljan, BELAVIČ, Darko, MAKAROVIČ, Kostja, JERLAH, Mitja, GRIČAR, Ema, PROSEN, Helena, KOLAR, Mitja, MAROLT, Gregor, KUŠČER, Danjela, et al. Graphite-glass composite thick films for electrochemical detection of neonicotinoids. V: ROJAC, Tadej (ur.), OTONIČAR, Mojca (ur.). 57th International Conference on Microelectronics, Devices and Materials & The Workshop on Energy Harvesting: Materials and Applications : conference 2022 : proceedings : September 14 - September 16 2022, Maribor, Slovenia. Ljubljana: MIDEM - Society for Microelectronics, Electronic Components and Materials. 2022, str. 86-87. [COBISS.SI-ID 121892867]

4. REPIČ, Barbara, DEKLEVA, Maksimiljan, GRIČAR, Ema, KOLAR, Mitja, MAROLT, Gregor, PROSEN, Helena, MAKAROVIČ, Kostja, BELAVIČ, Darko, KUŠČER, Danjela. Screen-printed carbon-based electrodes for pesticide detection. V: CICMT 2022 : Ceramic Interconnect and Ceramic Microsystems Technologies : abstracts : Vienna, July 13-15, 2022. [S. l.]: IMAPS. 2022, str. 5-6. [COBISS.SI-ID 116634627]

5. DEKLEVA, Maksimiljan. Optimizacija materialov in preizkušanje delovne elektrode elektrokemijskega senzorskega sistema za določanje neonikotinoidov : magistrsko delo. Ljubljana: [M. Dekleva], 2022. 77 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 128777731]

Nazaj na seznam za leto 2021