طلاب يبتكرون جهازاً للكشف عن بقايا المضادات الحيوية في الأغذية

[إعلان 1]

باستخدام تكنولوجيا الاستشعار الكهروكيميائي، طورت مجموعة من الطلاب من جامعة التكنولوجيا (VNU) جهازًا يمكنه تحديد بقايا المضادات الحيوية في الحليب واللحوم والمأكولات البحرية... بتركيزات منخفضة.

منذ أغسطس 2022، بدأ تران فان دينه ونغوين فان خانه، طلاب الصف K65 بجامعة التكنولوجيا، في البحث في عملية تحديد بقايا المضاد الحيوي الكلورامفينيكول (CAP) في الطعام بناءً على تقنيات التحليل الكهروكيميائي.

وقال تران فان دينه، ممثل فريق البحث، إن المادة التي استخدمها الفريق في الدراسة هي جسيمات نانوية فائقة المغناطيسية من نوع Fe3O4، تستخدم لتعديل قطب المستشعر الكهروكيميائي، وبالتالي تحسين الأداء وتعزيز إشارة الكشف عن بقايا المضادات الحيوية CAP في الطعام بتركيزات منخفضة.

تم اختيار جسيمات Fe3O4 النانوية فائقة المغناطيسية لكفاءتها العالية في التوصيل الكهربائي، واستقرارها الكيميائي، وأدائها الكهروكيميائي المتفوق. وتتميز جسيمات Fe3O4، على وجه الخصوص، بتوافقها الحيوي الجيد، وقدرة امتصاصها العالية للمواد العضوية، مثل CAP، في الأغذية، وانخفاض تكلفة إنتاجها.

فريق البحث في المختبر. الصورة: NVCC — يُستخدم منحنى CV لقياس حساسية المستشعر وإشارته عند توصيل الجهاز الكهروكيميائي بالكمبيوتر. الصورة: *NVCC*

بتوجيه من المحاضرين، وعلى مدار سبعة أشهر، صمم فريق البحث جهازًا بتقنية استشعار ثلاثية الأقطاب، بثلاث وظائف (التشغيل، والمقارنة، والمراجع). يعتمد الجهاز على مبدأ تفاعل المستشعرات الكهروكيميائية مع المضادات الحيوية. وسيتم تسجيل التغيرات في هذا التفاعل على نظام القياس الكهروكيميائي.

على وجه التحديد، تتفاعل جسيمات Fe3O4 النانوية فائقة المغناطيسية، الموجودة على قطب العمل في المستشعر، مع مُركّب CAP المضاد الحيوي في عينة الطعام. بمجرد حدوث هذا التفاعل، تتغير المعلمات الكهروكيميائية ومقاومة المستشعر. يُسجَّل هذا التغيير ويُغذّى في نظام القياس والتحكم.

من خلال أجهزة القياس وطرق تحليل الإشارات، تُعالَج القيم المقاسة عبر المستشعر وتُحلَّل، مما يُحدِّد بقايا مضادات CAP في عينات الأغذية. يستغرق التحليل عادةً من 3 إلى 5 دقائق.

للاستخدام، تُحضّر عينات غذائية، كاللحوم والمأكولات البحرية، وتُعالَج للفحص. بعد ذلك، تُوضَع عينة الطعام في مستشعر كهروكيميائي متصل بنظام قياس كهروكيميائي لتسجيل الإشارة ومعالجتها.

ونتيجة لذلك، اكتشف الجهاز 5 ميكرومتر من بقايا المضادات الحيوية في عينات الحليب و25 ميكرومتر في عينات اللحوم، إلى جانب بعض عينات الأغذية الأخرى مثل الروبيان والأسماك ومصادر المياه... وتبلغ بقايا المضادات الحيوية المسموح بها في معظم الأطعمة الشائعة 0.3 ميكرومتر.

وأضاف دينه أن استخدام جهاز تقنية الاستشعار الكهروكيميائي هذا يتطلب بعض إجراءات تحضير العينات. وتُجرى هذه الخطوات في المختبر.

يأمل فريق البحث أنه مع تطور التكنولوجيا وإجراء المزيد من الأبحاث، سيُحسّن المنتج مستقبلًا ليصبح جهازًا صغيرًا أو شريط اختبار. ومن خلاله، يُمكن فحص بقايا المضادات الحيوية في الطعام منزليًا دون الحاجة إلى الذهاب إلى المختبر أو خبرة خاصة. وعند تسويق المنتج تجاريًا، سيساهم في مراقبة جودة الغذاء وحماية صحة الناس.

قام الدكتور نجوين ثي مينه هونغ، المحاضر في كلية الفيزياء الهندسية وتكنولوجيا النانو بجامعة التكنولوجيا، بتقييم أنه في الوقت الحالي، غالبًا ما يتم إجراء تحليل وتحديد بقايا المضادات الحيوية السامة من خلال عدد من الطرق مثل كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة، والرحلان الكهربائي الشعري، واختبار الممتز المناعي، وأجهزة الاستشعار الحيوية البصرية... وعلى الرغم من كفاءتها العالية وحساسيتها والعديد من المزايا الأخرى، لا يمكن تطبيق معظم هذه الطرق بشكل مباشر للكشف عن المضادات الحيوية، لأنها تتطلب عمليات معقدة وعمليات تنفيذ، وتكاليف عالية، وتستغرق وقتًا طويلاً، وتتطلب العديد من الشروط أثناء تحضير العينة.

قال الدكتور هونغ إن تقنيات التحليل الكهروكيميائي بدون علامات، والقائمة على المستشعرات الكهروكيميائية، تُعتبر حلاً واعداً بفضل بساطة عملية التحليل، وسرعة الاستجابة، وحساسيتها وانتقائيتها العالية، وانخفاض تكلفتها. وتُعدّ نتائج أبحاث الفريق واعدة للغاية، إذ حققت الأهداف المرجوة، ولديها إمكانات تطبيقية عملية جيدة، ويمكن مواصلة تطويرها.

وأشارت إلى أن موضوع البحث الذي قدمته مجموعة الطلاب يمكن أن يساعد الوحدات والسلطات والشركات على تطبيقه في تتبع ومراقبة جودة الأغذية.

يواصل فريق البحث حاليًا إجراء المزيد من الأبحاث وتطوير مواد نانوية مغناطيسية لتعديل الأقطاب الكهربائية، وتحسين عملية التصنيع، وتحسين خصائص المستشعرات الكهروكيميائية. وصرح الدكتور هونغ: "سيتم اختبار المواد المعدلة باستخدام مواد نانوية مصنعة بطرق مختلفة، مما يُغير الظروف التكنولوجية لتحسين الأداء الكهروكيميائي، والحساسية، والانتقائية للكشف عن مجموعة متنوعة من المضادات الحيوية والمواد السامة".

تشير الدراسات إلى أن الإفراط في استخدام المضادات الحيوية من قِبل CAP في الماشية والمزارع أدى إلى بقاء بقايا المضادات الحيوية في الطعام. يؤدي استخدام الطعام المحتوي على بقايا المضادات الحيوية لفترة طويلة أو بشكل مستمر إلى تسمم الجسم، وخلل في نخاع العظم، مما يؤدي إلى فقر الدم، وسرطان الدم، ومتلازمة غراي التي تسبب زرقة الجلد، وانهيار الدورة الدموية، وقد تؤدي إلى الوفاة، وهي شائعة لدى حديثي الولادة، وخاصةً الخدج.

بيتش ثاو

[إعلان 2]
رابط المصدر