حسگر، علف‌کش‌های سمی را تشخیص می‌دهد.

دانشمندان آکادمی علوم و فناوری ویتنام با موفقیت یک حسگر الکتروشیمیایی پیشرفته توسعه داده‌اند که قادر به تشخیص بقایای علف‌کش گلیفوزات در غلظت‌های بسیار پایین است.

اگر علف‌کش‌ها به درستی مدیریت و استفاده نشوند، باعث آلودگی محیط زیست می‌شوند.

این نتیجه نه تنها با روندهای تحقیقاتی بین‌المللی همگام است، بلکه کاربردهای عملی در نظارت بر محیط زیست و تضمین ایمنی تولید را نیز فراهم می‌کند.

گلیفوسات یکی از پرکاربردترین علف‌کش‌ها در جهان از سال ۱۹۷۴ است. به دلیل پیوندهای قوی کربن-فسفر در مولکول آن، تجزیه طبیعی این ترکیب دشوار است، بنابراین می‌تواند برای مدت طولانی در خاک و آب باقی بماند. بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گلیفوسات می‌تواند خطرات سلامتی مانند سقط جنین، نقص مادرزادی یا جهش‌های ژنتیکی را برای انسان ایجاد کند. علاوه بر این، هنگامی که غلظت‌ها از حد مجاز فراتر رود، گلیفوسات برای موجودات آبزی سمی است، منابع آب را آلوده می‌کند و بر تنوع زیستی تأثیر منفی می‌گذارد. در این زمینه، تشخیص و نظارت بر بقایای گلیفوسات در محیط زیست به یک نیاز حیاتی برای مدیریت کشاورزی و حفاظت از سلامت عمومی تبدیل شده است.

با این حال، روش‌های تحلیلی فعلی مانند کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، کروماتوگرافی گازی (GC) یا الکتروفورز مویین، اگرچه دقت بالایی ارائه می‌دهند، اما به تجهیزات گران‌قیمت، رویه‌های پیچیده پردازش نمونه نیاز دارند و پیاده‌سازی آنها در مقیاس بزرگ دشوار است.

بر اساس این واقعیت، یک تیم تحقیقاتی به رهبری دانشیار، دکتر وو تی تو ها، یک راه‌حل جدید توسعه داده‌اند: یک حسگر الکتروشیمیایی با استفاده از یک ماده چارچوب فلزی-آلی (MOF) بهبود یافته که امکان تشخیص سریع، دقیق و بسیار کم‌هزینه‌تر مقادیر ناچیز گلیفوزات را در مقایسه با روش‌های سنتی فراهم می‌کند. این نتیجه در پروژه‌ای با بودجه آکادمی علوم و فناوری ویتنام محقق شد: "ساخت مواد چارچوب فلزی-آلی (MOF) که قادر به جذب مؤثر گلیفوزات و کاربرد در توسعه یک حسگر الکتروشیمیایی برای تشخیص مقادیر ناچیز گلیفوزات در محیط زیست".

این حسگر الکتروشیمیایی از دو ماده اصلی ساخته شده است: CuBTC و Zr-CuBTC. Zr-CuBTC یک ماده هیبریدی فلز-فلز است که به دلیل توانایی برترش در جذب گلیفوزات انتخاب شده است. جایگزینی بخشی از مس (Cu) با زیرکونیوم (Zr) ساختار منافذ ماده را گسترش می‌دهد و نفوذ و جذب مولکول‌های گلیفوزات را روی سطح حسگر تسهیل می‌کند. همزمان، ماده جدید به طور قابل توجهی رسانایی الکتریکی را بهبود می‌بخشد، که با کاهش شدید مقاومت انتقال از 2464 اهم (برای CuBTC) به 703.3 اهم نشان داده شده است، که نشان دهنده بهبود قابل توجه در رسانایی است.

به لطف این پیشرفت‌ها، حسگر Zr-CuBTC روی الکترود GCE به حد تشخیص تنها 9.0 × 10⁻¹³ M دست یافته است که به اندازه کافی حساس است تا گلیفوسات را در غلظت‌های بسیار کم در آب تشخیص دهد. اگرچه برخی از مطالعات بین‌المللی آستانه‌های تشخیص پایین‌تری دارند، حسگر این گروه هنوز به دلیل عملکرد کلی بالا، پایداری خوب و قابلیت کاربرد در شرایط محیطی دنیای واقعی، برجسته است. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این دستگاه زمان پاسخ سریع (فقط حدود 4.8 ثانیه)، تکرارپذیری خوب، گزینش‌پذیری بالا دارد و عملاً تحت تأثیر ترکیبات رایج در نمونه‌های آب قرار نمی‌گیرد.

بر این اساس، محققان با ترکیب CuBTC با نانوذرات طلا (AuPs)، به بررسی راه‌هایی برای غلبه بر محدودیت‌های رسانایی ذاتی مواد MOF ادامه دادند. ادغام نانوذرات طلا نه تنها رسانایی را افزایش داد، بلکه فعالیت الکتروکاتالیستی حسگر را نیز بهبود بخشید. در نتیجه، این تیم با موفقیت نسخه دوم - یک حسگر CuBTC/AuPs - را توسعه داد که سیگنال جریان بسیار قوی‌تری تولید می‌کرد و امکان تشخیص گلیفوزات را در غلظت‌های بسیار پایین (4.4 × 10⁻¹¹ M) فراهم می‌کرد. این دستگاه همچنین حساسیت بالا، عملکرد پایدار و تکرارپذیری خوبی را در شرایط اندازه‌گیری دنیای واقعی نشان داد.

نکته قابل توجه این است که این تحقیق به آزمایش‌های آزمایشگاهی محدود نشد، بلکه روی نمونه‌های آب رودخانه سرخ نیز اعتبارسنجی شد. نتایج تجزیه و تحلیل دو نوع حسگر، شباهت زیادی به روش LCMS/MS - یک تکنیک مدرن و بسیار دقیق - نشان داد. این نشان می‌دهد که حسگرهای الکتروشیمیایی پتانسیل تبدیل شدن به یک ابزار تحلیلی قابل اعتماد را دارند و مزایای آشکاری در هزینه، تحرک و استقرار در نظارت بر محیط زیست دارند.

به گفته دکتر وو تی تو ها، دانشیار، تیم تحقیقاتی با ادغام نانوذرات طلا برای افزایش رسانایی، ماده MOF را بهبود بخشیده و در نتیجه یک حسگر الکتروشیمیایی بسیار حساس ایجاد کرده‌اند که قادر به تشخیص گلیفوزات با دقت بالا و حد تشخیص بسیار پایین است. حسگر ساخته شده را می‌توان قبل از استفاده تا 24 ساعت در یک محیط بدون رطوبت نگهداری کرد و در عین حال عملکرد اندازه‌گیری پایدار را حفظ کرد. بنابراین، این دستگاه برای بررسی‌های میدانی مستقیم مناسب است و نیازی به تجهیزات حجیم یا تکنسین‌های بسیار متخصص ندارد.

این حسگر با هزینه کم، عملکرد ساده و قابلیت استفاده فوری در محل نمونه‌برداری، کاربرد آسان توسط مقامات محلی محیط زیست را تسهیل می‌کند و در عین حال حجم کار آزمایشگاه‌های محیط زیست و سازمان‌های کنترل کشاورزی را نیز کاهش می‌دهد. استقرار این حسگر برای تشخیص بقایای گلیفوزات در محیط زیست به ابزاری مؤثر تبدیل خواهد شد و شواهد علمی روشنی را برای سازمان‌های نظارتی جهت تقویت کنترل و اجرای مقررات قانونی ارائه می‌دهد. تیم تحقیقاتی با تکیه بر این نتایج اولیه مثبت، امیدوار است حسگر را بیشتر بهینه کند تا دوام آن افزایش یابد، عمر مفید آن افزایش یابد و با شرایط مزرعه بهتر سازگار شود.

به گفته دانشمندان آکادمی علوم و فناوری ویتنام، نتایج تحقیقات این پروژه در بسیاری از مجلات علمی معتبر بین‌المللی منتشر شده است؛ حسگر الکتروشیمیایی برای تشخیص گلیفوزات نه تنها به حل مشکل نظارت بر بقایای آفت‌کش‌ها در محیط زیست کمک می‌کند، بلکه توانایی دانشمندان این آکادمی را در تسلط و توسعه فناوری پیشرفته نیز نشان می‌دهد.

مین ها

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