3D-nyomtatott szenzorokkal az ellési bénulás ellen

Az ellési bénulás (hypocalcaemia) a tejelő teheneknél jelentős gazdasági hatással van a tejtermelésre, a veszteségek évente gazdaságonként több ezer dollárra rúgnak.

A gazdák számára kihívást jelent a tünetmentes szubklinikai hypocalcaemia (SCH) azonosítása a szervizperiódusban lévő tehenekben, noha a tejminták SCH-monitorozása felgyorsíthatja a kezelést, és javíthatja a tejelő tehenek egészségét, termelékenységét és jólétét.

Az SCH akkor fordul elő, amikor a vér kalciumszintje a normális szint alá csökken, és ez a többször ellett tejelő tehenek közel felét, valamint az első borjasok negyedét érintheti. Az állapot károsítja az izmok és az idegek működését, ami a takarmányfelvétel csökkenéséhez, alacsonyabb tejtermeléshez és más betegségekre való fokozott fogékonysághoz vezet.

A jelenlegi diagnosztikai eszközök vérvételen és laboratóriumi elemzésen alapulnak, amelyek költségesek, időigényesek és a rutinszerű mezőgazdasági felhasználás szempontjából nem praktikusak. Az amerikai Virginia Tech Állatudományi Főiskola kutatói ezért egy attomoláris érzékenységű érzékelőt kívántak kifejleszteni, amely extrúziós 3D-nyomtatott érzékelőszerkezeteket használ, hogy kimutassa az ionizált kalcium és a foszfát szintjét a tejmintákban.

A 3D-nyomtatott érzékelő bonyolult mikroszerkezetekkel és egyedi ráncos felülettel rendelkezik, amelyet egy szilárd érintkezésű ion-elektron átalakító felhasználásával hoztak létre. Ezek az elemek növelik a felületet, lehetővé téve a tejionok gyors és rendkívül pontos kimutatását.

A diagnosztikai eszköz mindössze 10 másodperc alatt képes azonosítani az SCH-t attomoláris érzékenységgel, és a terjedelmes és drága laboratóriumi berendezésekkel ellentétben a Virginia Techen gyártott, szilárdtest funkcióval rendelkező érzékelő hordozható és beépíthető a fejőgépekbe vagy a gazdaságok csővezetékeibe. A gazdák mostantól a helyszínen is vizsgálhatják a tejmintákat, így nincs szükség invazív vérvizsgálatra vagy a minták laboratóriumba szállítására.

A Virginia Tech vezető kutatója, Azahar Ali szerint az innováció a tejipari diagnosztikában régóta fennálló hiányosságot hidal át:

„A gazdálkodók hagyományosan vagy a drága kereskedelmi analizátorokra, vagy a látható tüneteken, például gyengeségen vagy mozgási nehézségeken alapuló szubjektív értékelésekre támaszkodtak. Egyik megközelítés sem elegendő az SCH elég korai felismeréséhez ahhoz, hogy megelőzzék a szövődmények kialakulását. A 3D nyomtatott érzékelőnk nemcsak a korai felismerést teszi lehetővé, hanem mindenki számára elérhetővé teszi a fejlett diagnosztikához való hozzáférést is” – mondta Ali.