Tento výsledek nejen drží krok s mezinárodními výzkumnými trendy, ale také otevírá praktické aplikace v monitorování životního prostředí a zajišťování bezpečnosti výroby.
Glyfosát je jedním z nejrozšířenějších herbicidů na světě od roku 1974. Vzhledem k silným vazbám uhlík-fosfor v jeho molekule je tato sloučenina obtížně přirozeně rozložitelná, a proto může v půdě a vodě přetrvávat po dlouhou dobu. Mnoho studií ukázalo, že dlouhodobé vystavení glyfosátu může představovat zdravotní rizika pro člověka, jako je potrat, vrozené vady nebo genetické mutace. Kromě toho, pokud koncentrace překročí povolené limity, je glyfosát toxický pro vodní organismy, znečišťuje vodní zdroje a negativně ovlivňuje biodiverzitu. V této souvislosti se detekce a monitorování reziduí glyfosátu v životním prostředí stalo kritickým požadavkem pro zemědělský management a ochranu veřejného zdraví.
Současné analytické metody, jako je vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC), plynová chromatografie (GC) nebo kapilární elektroforéza, sice nabízejí vysokou přesnost, ale vyžadují drahé vybavení, složité postupy zpracování vzorků a je obtížné je implementovat ve velkém měřítku.
Na základě této skutečnosti vyvinul výzkumný tým vedený docentem Dr. Vu Thi Thu Ha nové řešení: elektrochemický senzor využívající vylepšený materiál s metalo-organickou strukturou (MOF), který umožňuje rychlou, přesnou a mnohem levnější detekci stopových množství glyfosátu ve srovnání s tradičními metodami. Tohoto výsledku bylo dosaženo v rámci projektu financovaného Vietnamskou akademií věd a technologií: „Výroba materiálů s metalo-organickou strukturou (MOF) schopných účinně adsorbovat glyfosát a jejich aplikace při vývoji elektrochemického senzoru pro detekci stopových množství glyfosátu v životním prostředí“.
Elektrochemický senzor je vyroben ze dvou hlavních materiálů: CuBTC a Zr-CuBTC. Zr-CuBTC je hybridní materiál kov-kov, který byl vybrán pro svou vynikající schopnost zachycovat glyfosát. Nahrazení části mědi (Cu) zirkoniem (Zr) rozšiřuje pórovitou strukturu materiálu, což usnadňuje pronikání molekul glyfosátu a jejich adsorpci na povrch senzoru. Současně nový materiál výrazně zlepšuje elektrickou vodivost, což se projevuje prudkým snížením přenosového odporu z 2 464 Ω (pro CuBTC) na 703,3 Ω, což naznačuje výrazné zlepšení vodivosti.
Díky těmto vylepšením dosahuje senzor Zr-CuBTC na elektrodě GCE detekčního limitu pouhých 9,0 × 10⁻¹³ M, což je dostatečně citlivé k detekci glyfosátu v extrémně nízkých koncentracích ve vodě. Přestože některé mezinárodní studie uvádějí nižší detekční prahy, senzor této skupiny stále vyniká díky svému vysokému celkovému výkonu, dobré stabilitě a použitelnosti v reálných podmínkách prostředí. Testy ukazují, že zařízení má rychlou dobu odezvy (pouze asi 4,8 sekundy), dobrou opakovatelnost, vysokou selektivitu a není prakticky ovlivněno běžnými sloučeninami ve vzorcích vody.
Na tomto základě vědci pokračovali v hledání způsobů, jak překonat inherentní omezení vodivosti MOF materiálů kombinací CuBTC se zlatými nanočásticemi (AuPs). Integrace zlatých nanočástic nejen zvýšila vodivost, ale také zlepšila elektrokatalytickou aktivitu senzoru. V důsledku toho tým úspěšně vyvinul druhou verzi – senzor CuBTC/AuPs – který produkoval výrazně silnější proudový signál, což umožnilo detekci glyfosátu při velmi nízkých koncentracích (4,4 × 10⁻¹¹ M). Zařízení také prokázalo vysokou citlivost, stabilní provoz a dobrou opakovatelnost za reálných měřicích podmínek.
Je pozoruhodné, že výzkum se nezastavil pouze u laboratorních testů, ale byl validován také na vzorcích vody z řeky Red River. Výsledky analýz z obou typů senzorů ukázaly vysokou podobnost s metodou LCMS/MS – moderní a vysoce přesnou technikou. To ukazuje, že elektrochemické senzory mají potenciál stát se spolehlivým analytickým nástrojem s jasnými výhodami v ceně, mobilitě a nasazení v monitorování životního prostředí.
Podle docenta Dr. Vu Thi Thu Ha výzkumný tým vylepšil materiál MOF integrací zlatých nanočástic pro zvýšení vodivosti, čímž vyvinul vysoce citlivý elektrochemický senzor schopný detekovat glyfosát s vysokou přesností a velmi nízkým detekčním limitem. Vyrobený senzor lze před použitím skladovat až 24 hodin v odvlhčeném prostředí, přičemž si zachovává stabilní měřicí výkon. Zařízení je proto vhodné pro přímý terénní průzkum a nevyžaduje žádné objemné vybavení ani vysoce specializované techniky.
Díky nízkým nákladům, jednoduchému ovládání a okamžité použitelnosti na místě odběru vzorků usnadňuje tento senzor místním úředníkům v oblasti životního prostředí jeho aplikaci a zároveň snižuje pracovní zátěž environmentálních laboratoří a zemědělských kontrolních orgánů. Nasazení tohoto senzoru pro detekci reziduí glyfosátu v životním prostředí se stane účinným nástrojem, který poskytne regulačním orgánům jasné vědecké důkazy pro posílení kontroly a vymáhání právních předpisů. Na základě těchto pozitivních počátečních výsledků doufá výzkumný tým, že senzor dále optimalizuje, aby se zvýšila jeho odolnost, prodloužila jeho skladovatelnost a lépe vyhovoval polním podmínkám.
Podle vědců z Vietnamské akademie věd a technologií byly výsledky výzkumu projektu publikovány v mnoha prestižních mezinárodních vědeckých časopisech; elektrochemický senzor pro detekci glyfosátu nejen přispívá k řešení problému monitorování reziduí pesticidů v životním prostředí, ale také demonstruje schopnost vědců z Akademie zvládnout a vyvíjet pokročilé technologie.
Zdroj: https://nhandan.vn/cam-bien-phat-hien-thuoc-diet-co-doc-hai-post951676.html
Komentář (0)