يكشف المستشعر عن مبيدات الأعشاب السامة.

نجح العلماء في أكاديمية العلوم والتكنولوجيا الفيتنامية في تطوير جهاز استشعار كهروكيميائي متقدم قادر على الكشف عن بقايا مبيد الأعشاب جلفوسات بتركيزات منخفضة للغاية.

إذا لم تتم إدارة مبيدات الأعشاب واستخدامها بشكل صحيح، فإنها ستسبب تلوثًا بيئيًا.

لا تواكب هذه النتيجة اتجاهات البحث الدولية فحسب، بل تفتح أيضًا تطبيقات عملية في مجال الرصد البيئي وضمان سلامة الإنتاج.

يُعدّ الغليفوسات من أكثر مبيدات الأعشاب استخدامًا في العالم منذ عام 1974. ونظرًا للروابط القوية بين الكربون والفوسفور في جزيئه، يصعب تحلل هذا المركب طبيعيًا، مما يجعله يبقى لفترات طويلة في التربة والمياه. وقد أظهرت العديد من الدراسات أن التعرض المطوّل للغليفوسات قد يُشكّل مخاطر صحية على الإنسان، مثل الإجهاض، والعيوب الخلقية، والطفرات الجينية. علاوة على ذلك، عندما تتجاوز تركيزاته الحدود المسموح بها، يصبح الغليفوسات سامًا للكائنات المائية، مُلوِّثًا مصادر المياه ومؤثرًا سلبًا على التنوع البيولوجي. في هذا السياق، أصبح الكشف عن بقايا الغليفوسات في البيئة ومراقبتها ضرورة حتمية لإدارة الزراعة وحماية الصحة العامة.

ومع ذلك، فإن الطرق التحليلية الحالية مثل كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء (HPLC) أو كروماتوغرافيا الغاز (GC) أو الفصل الكهربائي الشعيري، على الرغم من أنها توفر دقة عالية، إلا أنها تتطلب معدات باهظة الثمن وإجراءات معقدة لمعالجة العينات، ويصعب تطبيقها على نطاق واسع.

انطلاقاً من هذا الواقع، طوّر فريق بحثي بقيادة الأستاذة المشاركة، الدكتورة فو ثي ثو ها، حلاً جديداً: مستشعر كهروكيميائي يستخدم مادة إطار معدني عضوي (MOF) محسّنة، مما يسمح بالكشف السريع والدقيق وبتكلفة أقل بكثير عن آثار الغليفوسات مقارنةً بالطرق التقليدية. وقد تحقق هذا الإنجاز في مشروع مموّل من أكاديمية العلوم والتكنولوجيا الفيتنامية بعنوان: "تصنيع مواد إطار معدني عضوي (MOF) قادرة على امتصاص الغليفوسات بكفاءة، وتطبيقها في تطوير مستشعر كهروكيميائي للكشف عن آثار الغليفوسات في البيئة".

يُصنع المستشعر الكهروكيميائي من مادتين رئيسيتين: CuBTC وZr-CuBTC. Zr-CuBTC مادة هجينة معدنية، تم اختيارها لقدرتها الفائقة على امتصاص الغليفوسات. يؤدي استبدال جزء من النحاس (Cu) بالزركونيوم (Zr) إلى توسيع بنية مسام المادة، مما يُسهّل اختراق جزيئات الغليفوسات وامتصاصها على سطح المستشعر. في الوقت نفسه، تُحسّن المادة الجديدة التوصيل الكهربائي بشكل ملحوظ، ويتضح ذلك من خلال انخفاض حاد في مقاومة النقل من 2464 أوم (لـ CuBTC) إلى 703.3 أوم، مما يدل على تحسن كبير في التوصيل.

بفضل هذه التحسينات، حقق مستشعر Zr-CuBTC على قطب الكربون الزجاجي حد كشف يبلغ 9.0 × 10⁻¹³ مولار فقط، وهو ما يكفي من الحساسية للكشف عن الغليفوسات بتراكيز منخفضة للغاية في الماء. ورغم أن بعض الدراسات الدولية قد توصلت إلى عتبات كشف أقل، إلا أن مستشعر المجموعة لا يزال متميزًا بفضل أدائه العالي، وثباته الجيد، وقابليته للتطبيق في الظروف البيئية الواقعية. تُظهر الاختبارات أن الجهاز يتميز بسرعة استجابة فائقة (حوالي 4.8 ثانية فقط)، وقابلية تكرار جيدة، وانتقائية عالية، ولا يتأثر عمليًا بالمركبات الشائعة في عينات المياه.

انطلاقًا من هذا الأساس، واصل الباحثون استكشاف سبل التغلب على قيود التوصيلية المتأصلة في مواد MOF من خلال دمج CuBTC مع جسيمات الذهب النانوية (AuPs). لم يُحسّن دمج جسيمات الذهب النانوية التوصيلية فحسب، بل حسّن أيضًا النشاط التحفيزي الكهربائي للمستشعر. ونتيجةً لذلك، نجح الفريق في تطوير نسخة ثانية - مستشعر CuBTC/AuPs - أنتجت إشارة تيار أقوى بكثير، مما مكّن من الكشف عن الغليفوسات بتراكيز منخفضة جدًا (4.4 × 10⁻¹¹ مولار). كما أظهر الجهاز حساسية عالية، وتشغيلًا مستقرًا، وقابلية تكرار جيدة في ظل ظروف القياس الواقعية.

والجدير بالذكر أن البحث لم يقتصر على الاختبارات المعملية فحسب، بل تم التحقق من صحته أيضًا باستخدام عينات من مياه نهر ريد. وأظهرت نتائج التحليل من نوعي المجسات تشابهًا كبيرًا مع طريقة LCMS/MS، وهي تقنية حديثة وعالية الدقة. وهذا يدل على أن المجسات الكهروكيميائية لديها القدرة على أن تصبح أداة تحليلية موثوقة، مع مزايا واضحة من حيث التكلفة وسهولة النقل والتطبيق في مجال الرصد البيئي.

بحسب الأستاذة المشاركة، الدكتورة فو ثي ثو ها، قام فريق البحث بتحسين مادة الإطار المعدني العضوي (MOF) عن طريق دمج جزيئات الذهب النانوية لتعزيز التوصيلية، مما أدى إلى تطوير مستشعر كهروكيميائي عالي الحساسية قادر على الكشف عن الغليفوسات بدقة عالية وحد كشف منخفض للغاية. ويمكن تخزين المستشعر المصنّع لمدة تصل إلى 24 ساعة في بيئة جافة قبل الاستخدام مع الحفاظ على أداء قياس مستقر. لذا، يُعدّ الجهاز مناسبًا للمسح الميداني المباشر، إذ لا يتطلب معدات ضخمة أو فنيين متخصصين.

بفضل تكلفته المنخفضة وسهولة تشغيله وإمكانية استخدامه الفوري في موقع أخذ العينات، يُسهّل هذا المستشعر تطبيقه من قِبل مسؤولي البيئة المحليين، ويُخفف في الوقت نفسه العبء على مختبرات البيئة وهيئات الرقابة الزراعية. وسيُصبح استخدام هذا المستشعر للكشف عن بقايا الغليفوسات في البيئة أداةً فعّالة، تُقدّم أدلة علمية واضحة للهيئات التنظيمية لتعزيز الرقابة وإنفاذ القوانين. وانطلاقًا من هذه النتائج الأولية الإيجابية، يأمل فريق البحث في مواصلة تحسين المستشعر لزيادة متانته، وإطالة عمره الافتراضي، وملاءمته بشكل أفضل لظروف الحقل.

ووفقًا لعلماء من أكاديمية العلوم والتكنولوجيا الفيتنامية، فقد نُشرت نتائج أبحاث المشروع في العديد من المجلات العلمية الدولية المرموقة؛ ولم يقتصر الأمر على المساهمة في حل مشكلة رصد بقايا المبيدات في البيئة، بل أظهر المستشعر الكهروكيميائي للكشف عن الغليفوسات أيضًا قدرة العلماء في الأكاديمية على إتقان وتطوير التكنولوجيا المتقدمة.

مينه ها

المصدر: https://nhandan.vn/cam-bien-phat-hien-thuoc-diet-co-doc-hai-post951676.html