Georgios Sotiriou, nhà nghiên cứu chính tại Khoa Vi sinh vật, Viện Karolinska, cho biết: “Các báo cáo cho thấy có tới một nửa số trái cây được bán ở EU chứa dư lượng thuốc trừ sâu với số lượng lớn hơn có liên quan đến các vấn đề sức khỏe con người. Tuy nhiên, các kỹ thuật hiện tại để phát hiện thuốc trừ sâu trên các sản phẩm đơn lẻ trước khi tiêu thụ bị hạn chế trong thực tế do chi phí cao và chế tạo bộ cảm biến cồng kềnh. Để khắc phục điều này, chúng tôi đã phát triển các cảm biến nano có thể tái tạo với chi phí rẻ có thể được sử dụng để theo dõi dấu vết của thuốc trừ sâu trên trái cây tại cửa hàng”.

Các cảm biến nano mới sử dụng một khám phá những năm 1970 được gọi là tán xạ Raman tăng cường bề mặt, hoặc SERS, một kỹ thuật cảm biến mạnh mẽ có thể tăng tín hiệu chẩn đoán của các phân tử sinh học trên bề mặt kim loại lên hơn 1 triệu lần. Công nghệ này đã được sử dụng trong một số lĩnh vực nghiên cứu, bao gồm phân tích hóa học và môi trường cũng như để phát hiện các dấu ấn sinh học cho các bệnh khác nhau. Tuy nhiên, cho đến nay, chi phí sản xuất cao và khả năng tái sản xuất hàng loạt hạn chế đã cản trở việc áp dụng rộng rãi trong chẩn đoán an toàn thực phẩm.

Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu đã tạo ra cảm biến nano SERS bằng cách sử dụng phun lửa - một kỹ thuật hiệu quả về chi phí để lắng đọng lớp phủ kim loại - để phân phối các hạt nano bạc nhỏ lên bề mặt thủy tinh.

Haipeng Li, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Sotiriou và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết: “Bình phun lửa có thể được sử dụng để nhanh chóng tạo ra các màng SERS đồng nhất trên các khu vực rộng lớn, loại bỏ một trong những rào cản chính”.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã tinh chỉnh khoảng cách giữa các hạt nano bạc riêng lẻ để nâng cao độ nhạy của chúng. Để kiểm tra khả năng phát hiện chất của các hạt nano này, họ bôi một lớp mỏng thuốc nhuộm đánh dấu lên trên các cảm biến và sử dụng một máy quang phổ để phát hiện ra dấu vân tay phân tử. Các nhà nghiên cứu cho biết các cảm biến phát hiện một cách đáng tin cậy và đồng nhất các tín hiệu phân tử và hiệu suất của chúng vẫn còn nguyên vẹn khi được kiểm tra lại sau 2,5 tháng, điều này nhấn mạnh tiềm năng sử dụng và tính khả thi của chúng đối với sản xuất quy mô lớn.

Để kiểm tra ứng dụng thực tế của cảm biến, các nhà nghiên cứu đã hiệu chỉnh để phát hiện nồng độ thấp của parathion-ethyl, một loại thuốc trừ sâu nông nghiệp độc hại bị cấm hoặc hạn chế ở hầu hết các quốc gia. Một lượng nhỏ parathion-etyl đã được đặt trên một phần của quả táo. Phần còn lại sau đó được thu thập bằng tăm bông nhúng vào dung dịch để hòa tan các phân tử thuốc trừ sâu. Dung dịch đã được rơi vào cảm biến, xác nhận sự hiện diện của thuốc trừ sâu.

Haipeng Li cho biết: “Các cảm biến của chúng tôi có thể phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu trên bề mặt táo trong thời gian ngắn 5 phút mà không làm hỏng trái cây. Mặc dù cần được xác nhận trong các nghiên cứu lớn hơn, nhưng chúng tôi đã cung cấp một bằng chứng ứng dụng thực tế để kiểm tra an toàn thực phẩm trên quy mô trước khi tiêu thụ”.

Nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu (ERC), Viện Karolinska, Quỹ Nghiên cứu Chiến lược Thụy Điển (SSF) và Hội đồng Nghiên cứu Thụy Điển.

Nguyễn Minh Thu (Theo sciencedaily)

(Nguồn https://www.mard.gov.vn/)