Nhằm giải quyết lo lắng về an toàn vệ sinh thực phẩm, các nhà nghiên cứu tại Đại học São Paulo (USP) đã phát triển một cảm biến điện hóa trên giấy kraft, nhằm phát hiện thuốc trừ sâu trong trái cây và rau quả.

Giáo sư Osvaldo N. Oliveira Junior, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết, phương pháp dùng cảm biến trên giấy của USP vừa đơn giản, chi phí thấp lại có thể phát hiện ra nhiều dư lượng chất cấm dùng trong nông nghiệp hoặc công nghiệp thực phẩm với thời gian nhanh hơn so với các phương pháp truyền thống.

Nguyên lý hoạt động của loại cảm biến này là dùng một chất nền giấy được sửa đổi bằng mực carbon và được xử lý điện hóa trong môi trường axit để kích hoạt các nhóm carboxyl. Các nhà khoa học sử dụng quy trình in lụa để chuyển mực dẫn carbon sang một dải giấy kraft, từ đó tạo ra một thiết bị dựa trên điện hóa học.

Nó có 3 điện cực carbon và được ngâm trong dung dịch axit để kích hoạt các nhóm cacboxyl. Nói cách khác, các nguyên tử oxy được thêm vào cấu trúc của điện cực carbon.

Khi tiếp xúc với mẫu bị nhiễm carbendazim hay thuốc trừ sâu, cảm biến sẽ kích hoạt, tạo ra phản ứng oxy hóa điện hóa, phát hiện ra dư lượng thuốc trừ sâu hay diệt nấm có trên thực phẩm. Dư lượng carbendazim hay thuốc trừ sâu được cảm biến đo  thông qua dòng điện.

Sau khi phát triển công cụ này, nhóm nghiên cứu đã đánh giá độ ổn định và cấu trúc của chất nền giấy. Dựa trên đánh giá giấy kraft và giấy da, họ nhận thấy cả hai loại giấy này đều “đủ ổn định” để sử dụng làm chất nền cho cảm biến.

Tuy nhiên, họ cũng lưu ý độ xốp của giấy kraft khiến cảm biến nhạy hơn và hình thành các nhóm cacboxyl trong quá trình kích hoạt điện hóa.

Thiago Serafim Martins, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học São Paulo kết luận: “Có những điện cực thương mại làm từ vật liệu nhựa hoặc gốm. Chúng tôi đã phát triển thành công cảm biến điện hóa dựa trên giấy, một vật liệu dễ điều chỉnh hơn nhiều. Do đó, nó có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, không chỉ ở trang trại hay siêu thị mà còn trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe”.

Quỳnh Trang