Nhóm nghiên cứu Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vừa phát triển thành công thiết bị cảm biến điện hóa (sensor điện hóa) tiên tiến có khả năng phát hiện dư lượng thuốc diệt cỏ phổ biến như glyphosate (Gly) với độ nhạy cao. Công nghệ mới đã bắt kịp xu hướng quốc tế, mở ra hướng ứng dụng thiết thực trong giám sát môi trường và an toàn nông nghiệp.

Glyphosate là một trong những loại thuốc diệt cỏ được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới từ năm 1974 đến nay. Với liên kết trực tiếp giữa carbon và phospho rất bền trong phân tử, chất này khó bị phân hủy trong tự nhiên, khiến nó có thể tồn dư lâu dài trong đất và nước.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra glyphosate có thể gây hại cho sức khỏe con người, như sẩy thai, dị tật bẩm sinh và biến đổi gen nếu tiếp xúc lâu dài. Ngoài ra, khi nồng độ vượt ngưỡng cho phép, glyphosate còn có thể gây độc cho động vật thủy sinh, làm ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến đa dạng sinh học.

Việc phát hiện và giám sát dư lượng glyphosate trong môi trường đã trở thành ưu tiên cấp thiết trong quản lý nông nghiệp và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Tuy nhiên, các phương pháp xác định hiện nay như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sắc ký khí (GC) hay điện di mao quản dù có độ chính xác cao nhưng lại yêu cầu về thiết bị và quy trình xử lý mẫu phức tạp, khó triển khai đại trà.

Trước đây, để kiểm tra tồn dư hóa chất này, phải dùng đến những thiết bị phân tích phức tạp, đắt tiền, khó triển khai ngoài hiện trường. Với cách làm mới, nhóm đã chế tạo cảm biến từ vật liệu khung cơ kim (MOF) và bổ sung các hạt nano kim loại, nhờ vậy thiết bị trở nên rất nhạy, chỉ cần lượng glyphosate cực nhỏ cũng phát hiện được.

Cảm biến điện hóa này được chế tạo từ 2 loại vật liệu chính: CuBTC và Zr-CuBTC. Trong đó, Zr-CuBTC là loại vật liệu kết hợp giữa 2 kim loại được lựa chọn nhờ khả năng "bắt giữ" glyphosate vượt trội. Việc thay thế một phần đồng (Cu) bằng zirconi (Zr) đã giúp mở rộng cấu trúc lỗ rỗng, tạo điều kiện cho phân tử glyphosate dễ dàng thâm nhập và bám vào bề mặt cảm biến. Đặc biệt, vật liệu mới còn cải thiện rõ rệt khả năng dẫn điện, khi chỉ số điện trở truyền điện giảm mạnh từ 2464 Ω (với CuBTC) xuống còn 703,3 Ω, cho thấy khả năng dẫn điện được cải thiện rõ rệt.

Thử nghiệm cho thấy, cảm biến cho kết quả nhanh chỉ trong vài giây, độ chính xác cao, thậm chí so sánh với phương pháp hiện đại LC-MS/MS vẫn tương đồng. Cảm biến còn có ưu điểm dễ mang theo, bảo quản ngắn ngày trước khi dùng, phù hợp cho cán bộ kỹ thuật lấy mẫu nước trực tiếp ngoài đồng ruộng, kênh mương hay sông hồ.

Đây là kết quả của đề tài cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam về: "Chế tạo vật liệu khung cơ kim (MOF) có khả năng hấp phụ Gly hiệu quả và sử dụng chúng để phát triển sensor điện hóa nhằm phát hiện lượng vết Gly trong môi trường".

Với kết quả nghiên cứu mới, các nhà khoa học Việt đã thành công tạo ra một công cụ rẻ hơn, dễ dùng hơn để giám sát dư lượng hóa chất độc hại, giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng, an toàn thực phẩm và môi trường sống. Nếu được ứng dụng rộng rãi, cảm biến sẽ hỗ trợ cơ quan chức năng kiểm soát tốt hơn việc sử dụng thuốc trừ cỏ, hạn chế tác hại âm thầm từ glyphosate, đồng thời mở ra hướng đi mới để Việt Nam tự phát triển thiết bị cảnh báo nhanh đối với nhiều chất ô nhiễm khác trong nông nghiệp và đời sống. 

TH