Bộ cảm biến do các kỹ sư của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) thiết kế có hình thức giống như dải khóa dán (velcro), với các mũi kim siêu nhỏ (microneedles) có thể xuyên qua bao bì nhựa của thực phẩm để lấy mẫu về sự nhiễm khuẩn và hư hỏng.

Để tạo ra cảm biến mới này, trước tiên các nhà nghiên cứu chế ra một dung dịch từ tơ fibroin (là một loại protein không hòa tan có trong tơ tằm được sản xuất bởi ấu trùng tằm hoặc một số loại bướm, côn trùng khác), sau đó họ đổ dung dịch này vào một chiếc khuôn siêu nhỏ bằng silicon, để thu được những mảng microneedles (hình 1). Benedetto Marelli (thành viên của nhóm nghiên cứu) cho biết: “Tơ fibroin hoàn toàn có thể ăn được, không độc hại và có thể được sử dụng như một thành phần thực phẩm, đặc biệt nó đủ mạnh về mặt cơ học để thâm nhập qua nhiều loại mô như thịt, quả đào hay rau diếp... để lấy mẫu và tìm dấu hiệu hư hỏng, bị nhiễm khuẩn của thực phẩm”.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã tạo ra 2 loại mực sinh học. Loại thứ nhất có chứa các kháng thể nhạy cảm với E. coli; loại thứ 2 nhạy cảm với nồng độ pH (liên quan đến sự hư hỏng). Họ in mực sinh học nhạy cảm với vi khuẩn lên bề mặt của mảng microneedle, theo mẫu của chữ “E” và in mực nhạy cảm với pH theo mẫu chữ “C”. Cả hai chữ cái ban đầu có màu xanh lam. Để kiểm tra cảm biến mới, một số philê cá hồi sống được chuẩn bị, mỗi philê được tiêm một loại dịch có chứa E. coli, Salmonella hoặc chất lỏng không có bất kỳ chất gây ô nhiễm nào. Sau khoảng 16 giờ, nhóm nghiên cứu quan sát thấy chữ “E” chuyển từ màu xanh sang màu đỏ, chỉ ở miếng phi lê bị nhiễm vi khuẩn E. coli (chứng tỏ cảm biến đã phát hiện chính xác các kháng nguyên của vi khuẩn). Sau vài giờ nữa, cả “C” và “E” trong tất cả các mẫu đều chuyển sang màu đỏ, cho thấy rằng tất cả miếng phi lê đã bị hư hỏng.

Doyoon Kim (kỹ sư môi trường, thành viên của nhóm nghiên cứu) cho biết: “Có rất nhiều hốc và lỗ trong thực phẩm, nơi chứa mầm bệnh mà các cảm biến bề mặt không thể phát hiện ra chúng. Vì vậy, cấu trúc microneedles sẽ cắm sâu hơn và cải thiện độ tin cậy. Sử dụng kỹ thuật này, chúng ta cũng không phải mở gói để kiểm tra chất lượng thực phẩm”.

Các chuyên gia đánh giá, cảm biến mới này phát hiện sự ô nhiễm và hư hỏng chính xác và nhanh hơn so với các cảm biến hiện có (vốn chỉ phát hiện mầm bệnh trên bề mặt thực phẩm). Một khi thiết kế được tối ưu hóa, cảm biến có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn khác nhau trong chuỗi cung ứng, từ những người vận hành trong nhà máy chế biến, đến những người giám sát thực phẩm trước khi chúng đến tay người tiêu dùng. Điều này còn thực sự có ý nghĩa bởi rất nhiều thực phẩm bị lãng phí do không có nhãn mác phù hợp, và chúng ta đang vứt bỏ thực phẩm mà không cần biết nó có bị hư hỏng hay không. Công nghệ này sẽ mang lại niềm tin cho người dùng cuối để không lãng phí thực phẩm.