La richiesta di un controllo affidabile della qualità di alimenti e farmaci è in aumento, determinando la necessità di metodi di tracciabilità innovativi. Le tecniche attuali come la spettrometria di massa e il codice a barre del DNA sono efficaci ma spesso costose e complesse. Ora, i ricercatori hanno sviluppato una soluzione innovativa: microlaser interamente realizzati con materiali commestibili, che offrono un modo diretto e a prova di manomissione per monitorare la freschezza e l’autenticità del prodotto.
Il problema con i metodi di tracciamento esistenti
Il controllo di qualità tradizionale si basa sulle analisi di laboratorio, che richiedono molto tempo, sono costose e non sono adatte al monitoraggio in tempo reale. Sebbene esistano sensori intelligenti e codici a barre sugli imballaggi, possono essere facilmente compromessi o rimossi. Esiste una lacuna critica per il tracciamento degli articoli non imballati, dove è necessaria l’integrazione diretta della tecnologia di monitoraggio senza alterare il prodotto stesso.
Come funzionano i microlaser commestibili
I microlaser sono costituiti da tre componenti chiave: un mezzo di guadagno (che amplifica la luce), una sorgente di pompaggio (che fornisce energia) e una microcavità ottica (che confina la luce per l’amplificazione). La svolta sta nel costruire tutti questi elementi da sostanze interamente commestibili.
I ricercatori dell’Istituto J. Stefan e dell’Università di Lubiana (Slovenia), insieme all’Università Aristotele di Salonicco (Grecia), hanno sperimentato coloranti come la clorofilla (da spinaci), la riboflavina (vitamina B2) e la bixina come mezzi di guadagno. Oli commestibili, burro, agar, gelatina e chitosano fungevano da materiali per la cavità, mentre sottili foglie di argento/alluminio (usate nei dolci) fungevano da riflettori.
È interessante notare che il team ha scoperto che le goccioline di olio d’oliva agiscono naturalmente come laser quando eccitate dalla luce, grazie alle eccellenti proprietà di amplificazione della luce della clorofilla e alla forma sferica della gocciolina che crea una cavità naturale.
Codifica delle informazioni all’interno dei prodotti alimentari
Lo spettro laser emesso da queste microcavità cambia a seconda della dimensione delle goccioline e dell’indice di rifrazione del mezzo circostante. Ciò consente la codifica delle informazioni: diverse dimensioni delle goccioline rappresentano cifre binarie (1 o 0). Utilizzando 14 dimensioni distinte di goccioline, i ricercatori possono generare oltre 16.000 combinazioni uniche, sufficienti per codificare dati come data di produzione, scadenza o paese di origine direttamente nel cibo stesso.
Oltre il tracciamento: rilevamento delle proprietà del prodotto
I microlaser commestibili non servono solo per il tracciamento; possono anche percepire le proprietà del cibo. Analizzando la luce emessa, possono determinare la concentrazione di zucchero nelle bevande, nel miele o negli sciroppi, rilevare variazioni di pH e persino monitorare la crescita microbica. Fondamentalmente, questo monitoraggio può avvenire attraverso imballaggi sigillati senza raccolta di campioni.
Implicazioni future e scalabilità
Mentre l’attuale configurazione utilizza laser pulsati e spettrometri, i ricercatori immaginano dispositivi pratici che utilizzano LED e spettrometri tascabili per analisi rapide in loco. Questa tecnologia ha implicazioni di vasta portata:
- Sicurezza alimentare: Monitoraggio in tempo reale del deterioramento e della contaminazione.
- Prodotti farmaceutici: garantire l’integrità dei farmaci e prevenire la contraffazione.
- Cosmetici e Agricoltura: Monitoraggio dell’origine e della qualità dei prodotti.
- Biomedicina: Potenziale di biosensori commestibili all’interno del corpo.
La fase successiva si concentrerà sull’ampliamento della gamma di parametri rilevabili e sull’esplorazione di nuovi materiali commestibili per una funzionalità migliorata.
“Ciò rappresenta un cambiamento fondamentale nel modo in cui affrontiamo il controllo qualità”, afferma il Dr. Humar. “La capacità di integrare i sensori direttamente nel prodotto stesso, utilizzando componenti interamente commestibili, elimina molte delle limitazioni dei metodi attuali.”
Questa tecnologia promette un futuro in cui la sicurezza alimentare e farmaceutica sarà verificabile a livello microscopico, direttamente all’interno del prodotto stesso.
