Milchfieber, auch Milchfieber genannt, ist eine häufige Stoffwechselerkrankung, die in der Landwirtschaft sowohl in gesundheitlicher als auch in wirtschaftlicher Hinsicht ein ernstes Problem darstellt. Laut einer Studie sind hauptsächlich laktierende Milchkühe betroffen, wobei fast 50 % der erwachsenen Kühe und 25 % der erstgeborenen Färsen betroffen sind. Diese Krankheit äußert sich durch einen Abfall des Kalziumspiegels im Blut, der lebenswichtige Funktionen wie Muskel- und Nervenaktivität verändert. Milchfieber gefährdet nicht nur die Tiergesundheit, sondern verringert auch die Milchproduktion erheblich, was zu wirtschaftlichen Verlusten von bis zu 290 US-Dollar pro Kuh oder etwa 8.000 US-Dollar bei einem Betrieb mit 100 Kühen führt.
Die Diagnose von Milchfieber stellte für Züchter bisher eine Herausforderung dar, da typische Symptome oft schwer zu erkennen waren. Dank eines Wissenschaftlerteams der Virginia Tech könnte sich diese Situation jedoch bald ändern. Sie haben mithilfe der additiven Fertigung einen Sensor entwickelt, der Milchfieber in nur zehn Sekunden erkennen kann und damit eine nachhaltige Lösung für Landwirtschaft und Tiergesundheit bietet.
Der Sensor dient zur Messung der Kalzium- und Phosphatkonzentration in Kuhmilchproben. Es wurde mithilfe der Harz-3D-Drucktechnologie hergestellt und aufgrund seiner Flexibilität und Erschwinglichkeit ausgewählt. Der Produktionsprozess basiert auf einem schichtweisen Druck und anschließender UV-Trocknung, um mikroskopische Strukturen auf der Oberfläche zu erzeugen. Anschließend wird mittels Elektronenstrahl eine Goldschicht aufgedampft. Die mikroskopisch wellige Oberfläche sorgt für eine hohe Empfindlichkeit, während die Sensorstruktur drei Elektroden integriert, von denen zwei als Arbeitselektroden dienen.
Die Elektroden waren mit ionenselektiven Membranen bedeckt, die für Kalzium und Phosphat spezifisch sind. Es ist wichtig, dass der Sensor Ionenkonzentrationen auf der attomolaren Skala, also 138 aM für Kalzium, erfassen kann. Dies hilft, leichte Anzeichen von Milchfieber zu erkennen, bevor schwerwiegendere Symptome auftreten.
Der 3D-gedruckte Sensor lässt sich problemlos in Melksysteme integrieren und ermöglicht eine schnelle und genaue Analyse des Kalzium- und Phosphatgehalts in Milchproben, um Milchfieber frühzeitig zu erkennen (Bildnachweis: School of Animal Sciences, Virginia Tech, Blacksburg, USA).
Der 3D-gedruckte Sensor bietet viele Vorteile, einschließlich seiner geringen Kosten im Gegensatz zu herkömmlichen Diagnoselösungen, deren Verwendung oft teuer und komplex ist. Dieser Sensor kann mit minimalen Ressourcen in nur zwei Stunden hergestellt werden und seine Verwendung erfordert kein Fachwissen.
Es trägt auch zur Förderung einer nachhaltigen Landwirtschaft bei, indem es die Überwachung der Kuhgesundheit erleichtert und so eine schnelle und präzise Diagnose vor Ort ermöglicht. Darüber hinaus können wirtschaftliche Verluste minimiert werden und der Sensor bietet auch die Möglichkeit der Erweiterung, beispielsweise zur Messung verschiedener Biomarker in Milchproben zur Erkennung anderer Tierkrankheiten. Um mehr über das Projekt zu erfahren, klicken Sie HIER.
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