Dieses Ergebnis hält nicht nur mit internationalen Forschungstrends Schritt, sondern eröffnet auch praktische Anwendungsmöglichkeiten in der Umweltüberwachung und der Gewährleistung der Produktionssicherheit.
Glyphosat zählt seit 1974 zu den weltweit am häufigsten eingesetzten Herbiziden. Aufgrund der starken Kohlenstoff-Phosphor-Bindungen in seinem Molekül ist diese Verbindung schwer abbaubar und kann daher lange in Boden und Wasser verbleiben. Zahlreiche Studien belegen, dass eine langfristige Exposition gegenüber Glyphosat gesundheitliche Risiken für den Menschen birgt, wie beispielsweise Fehlgeburten, Geburtsfehler oder Genmutationen. Darüber hinaus wirkt Glyphosat bei Überschreitung der zulässigen Grenzwerte giftig auf Wasserorganismen, verschmutzt Wasserquellen und beeinträchtigt die Biodiversität. Daher ist die Erkennung und Überwachung von Glyphosatrückständen in der Umwelt zu einer entscheidenden Voraussetzung für die landwirtschaftliche Bewirtschaftung und den Schutz der öffentlichen Gesundheit geworden.
Allerdings bieten die derzeitigen Analysemethoden wie die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), die Gaschromatographie (GC) oder die Kapillarelektrophorese zwar eine hohe Genauigkeit, erfordern aber teure Geräte, komplexe Probenaufbereitungsverfahren und sind in großem Maßstab schwer umzusetzen.
Auf dieser Grundlage entwickelte ein Forschungsteam unter der Leitung von Privatdozentin Dr. Vu Thi Thu Ha eine neue Lösung: einen elektrochemischen Sensor auf Basis eines verbesserten metallorganischen Gerüstmaterials (MOF). Dieser ermöglicht die schnelle, präzise und deutlich kostengünstigere Detektion von Glyphosatspuren im Vergleich zu herkömmlichen Methoden. Das Ergebnis wurde im Rahmen eines von der Vietnamesischen Akademie der Wissenschaften und Technologie geförderten Projekts erzielt: „Herstellung von metallorganischen Gerüstmaterialien (MOF) zur effektiven Adsorption von Glyphosat und deren Anwendung in der Entwicklung eines elektrochemischen Sensors zum Nachweis von Glyphosatspuren in der Umwelt“.
Der elektrochemische Sensor besteht aus zwei Hauptmaterialien: CuBTC und Zr-CuBTC. Zr-CuBTC ist ein Metall-Metall-Hybridmaterial, das aufgrund seiner überlegenen Glyphosat-Bindungsfähigkeit ausgewählt wurde. Durch den teilweisen Ersatz von Kupfer (Cu) durch Zirkonium (Zr) wird die Porenstruktur des Materials erweitert, wodurch das Eindringen und die Adsorption von Glyphosatmolekülen an der Sensoroberfläche erleichtert werden. Gleichzeitig verbessert das neue Material die elektrische Leitfähigkeit signifikant, was sich in einer deutlichen Reduzierung des Übertragungswiderstands von 2464 Ω (für CuBTC) auf 703,3 Ω zeigt und somit eine signifikante Verbesserung der Leitfähigkeit belegt.
Dank dieser Verbesserungen erreicht der Zr-CuBTC-Sensor auf der GCE-Elektrode eine Nachweisgrenze von nur 9,0 × 10⁻¹³ M und ist damit empfindlich genug, um Glyphosat in extrem niedrigen Konzentrationen in Wasser nachzuweisen. Obwohl einige internationale Studien niedrigere Nachweisgrenzen aufweisen, zeichnet sich der Sensor der Gruppe durch seine hohe Gesamtleistung, gute Stabilität und Anwendbarkeit unter realen Umweltbedingungen aus. Tests zeigen, dass das Gerät eine schnelle Reaktionszeit (nur etwa 4,8 Sekunden), gute Reproduzierbarkeit und hohe Selektivität besitzt und praktisch unempfindlich gegenüber gängigen Verbindungen in Wasserproben ist.
Aufbauend auf dieser Grundlage untersuchten die Forscher weiterhin Möglichkeiten, die inhärenten Leitfähigkeitsbeschränkungen von MOF-Materialien durch die Kombination von CuBTC mit Goldnanopartikeln (AuPs) zu überwinden. Die Integration der Goldnanopartikel erhöhte nicht nur die Leitfähigkeit, sondern verbesserte auch die elektrokatalytische Aktivität des Sensors. Dadurch entwickelte das Team erfolgreich eine zweite Version – einen CuBTC/AuPs-Sensor –, der ein deutlich stärkeres Stromsignal erzeugte und somit den Nachweis von Glyphosat in sehr niedrigen Konzentrationen (4,4 × 10⁻¹¹ M) ermöglichte. Das Gerät zeigte zudem eine hohe Empfindlichkeit, einen stabilen Betrieb und eine gute Reproduzierbarkeit unter realen Messbedingungen.
Die Forschung beschränkte sich nicht auf Labortests, sondern wurde auch an Wasserproben des Red River validiert. Die Analyseergebnisse beider Sensortypen zeigten eine hohe Übereinstimmung mit der LCMS/MS-Methode – einer modernen, hochpräzisen Technik. Dies belegt, dass elektrochemische Sensoren das Potenzial besitzen, sich zu einem zuverlässigen Analysewerkzeug zu entwickeln, mit deutlichen Vorteilen hinsichtlich Kosten, Mobilität und Einsatzmöglichkeiten im Umweltmonitoring.
Laut Dr. Vu Thi Thu Ha, außerordentliche Professorin, verbesserte das Forschungsteam das MOF-Material durch die Integration von Goldnanopartikeln zur Erhöhung der Leitfähigkeit. Dadurch wurde ein hochempfindlicher elektrochemischer Sensor entwickelt, der Glyphosat mit hoher Genauigkeit und einer sehr niedrigen Nachweisgrenze detektieren kann. Der hergestellte Sensor kann bis zu 24 Stunden in einer trockenen Umgebung gelagert werden, ohne dass die Messleistung beeinträchtigt wird. Daher eignet sich das Gerät für direkte Felduntersuchungen und benötigt weder sperrige Ausrüstung noch hochspezialisierte Techniker.
Dank seiner geringen Kosten, der einfachen Bedienung und der sofortigen Einsatzmöglichkeit vor Ort ermöglicht dieser Sensor eine unkomplizierte Anwendung durch lokale Umweltbehörden und entlastet gleichzeitig Umweltlabore und Landwirtschaftsbehörden. Der Einsatz dieses Sensors zur Erkennung von Glyphosatrückständen in der Umwelt wird sich als effektives Instrument erweisen und den Aufsichtsbehörden klare wissenschaftliche Erkenntnisse liefern, um die Kontrollen zu verstärken und die Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen durchzusetzen. Aufbauend auf diesen positiven ersten Ergebnissen möchte das Forschungsteam den Sensor weiter optimieren, um seine Haltbarkeit zu erhöhen, seine Lagerfähigkeit zu verlängern und ihn besser an die Bedingungen im Feld anzupassen.
Laut Wissenschaftlern der Vietnamesischen Akademie der Wissenschaften und Technologie wurden die Forschungsergebnisse des Projekts in zahlreichen renommierten internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht. Der elektrochemische Sensor zum Nachweis von Glyphosat trägt nicht nur zur Lösung des Problems der Überwachung von Pestizidrückständen in der Umwelt bei, sondern beweist auch die Fähigkeit der Wissenschaftler der Akademie, fortschrittliche Technologien zu beherrschen und weiterzuentwickeln.
Quelle: https://nhandan.vn/cam-bien-phat-hien-thuoc-diet-co-doc-hai-post951676.html
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