Wynik ten nie tylko wpisuje się w międzynarodowe trendy badawcze, ale także otwiera możliwości praktycznych zastosowań w monitorowaniu środowiska i zapewnianiu bezpieczeństwa produkcji.
Glifosat jest jednym z najpowszechniej stosowanych herbicydów na świecie od 1974 roku. Ze względu na silne wiązania węgiel-fosforan w swojej cząsteczce, związek ten jest trudno rozkładany naturalnie, przez co może długo utrzymywać się w glebie i wodzie. Wiele badań wykazało, że długotrwała ekspozycja na glifosat może stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzi, takie jak poronienia, wady wrodzone czy mutacje genetyczne. Ponadto, gdy stężenia glifosatu przekraczają dopuszczalne normy, jest on toksyczny dla organizmów wodnych, zanieczyszczając źródła wody i negatywnie wpływając na bioróżnorodność. W tym kontekście wykrywanie i monitorowanie pozostałości glifosatu w środowisku stało się kluczowym wymogiem dla zarządzania rolnictwem i ochrony zdrowia publicznego.
Jednak obecnie stosowane metody analityczne, takie jak chromatografia cieczowa wysokosprawna (HPLC), chromatografia gazowa (GC) czy elektroforeza kapilarna, mimo że charakteryzują się dużą dokładnością, wymagają kosztownego sprzętu, skomplikowanych procedur przetwarzania próbek i są trudne do wdrożenia na dużą skalę.
W oparciu o tę rzeczywistość, zespół badawczy pod kierownictwem dr Vu Thi Thu Ha opracował nowe rozwiązanie: czujnik elektrochemiczny wykorzystujący ulepszony materiał metaloorganiczny (MOF), umożliwiający szybkie, dokładne i znacznie tańsze wykrywanie śladowych ilości glifosatu w porównaniu z tradycyjnymi metodami. Rezultat ten został osiągnięty w ramach projektu finansowanego przez Wietnamską Akademię Nauki i Technologii: „Wytwarzanie materiałów metaloorganicznych (MOF) zdolnych do skutecznego adsorpcji glifosatu oraz ich zastosowanie w opracowaniu czujnika elektrochemicznego do wykrywania śladowych ilości glifosatu w środowisku”.
Czujnik elektrochemiczny jest wykonany z dwóch głównych materiałów: CuBTC i Zr-CuBTC. Zr-CuBTC to hybrydowy materiał metalowo-metalowy, wybrany ze względu na jego doskonałe właściwości wychwytywania glifosatu. Zastąpienie części miedzi (Cu) cyrkonem (Zr) rozszerza strukturę porów materiału, ułatwiając penetrację i adsorpcję cząsteczek glifosatu na powierzchni czujnika. Jednocześnie nowy materiał znacząco poprawia przewodność elektryczną, co przejawia się znacznym zmniejszeniem rezystancji transmisji z 2464 Ω (dla CuBTC) do 703,3 Ω, co oznacza wyraźną poprawę przewodności.
Dzięki tym ulepszeniom czujnik Zr-CuBTC na elektrodzie GCE osiąga granicę wykrywalności wynoszącą zaledwie 9,0 × 10⁻¹³ M, co jest wartością wystarczającą do wykrywania glifosatu w wodzie w ekstremalnie niskich stężeniach. Chociaż niektóre międzynarodowe badania wykazują niższe progi wykrywalności, czujnik grupy nadal wyróżnia się wysoką ogólną wydajnością, dobrą stabilnością i możliwością zastosowania w rzeczywistych warunkach środowiskowych. Testy pokazują, że urządzenie charakteryzuje się krótkim czasem reakcji (zaledwie około 4,8 sekundy), dobrą powtarzalnością, wysoką selektywnością i jest praktycznie odporne na działanie powszechnych związków obecnych w próbkach wody.
Bazując na tym fundamencie, naukowcy kontynuowali badania nad sposobami pokonania naturalnych ograniczeń przewodnictwa materiałów MOF poprzez połączenie CuBTC z nanocząsteczkami złota (AuP). Integracja nanocząsteczek złota nie tylko zwiększyła przewodnictwo, ale także poprawiła aktywność elektrokatalityczną czujnika. W rezultacie zespół z powodzeniem opracował drugą wersję – czujnik CuBTC/AuP – który generował znacznie silniejszy sygnał prądowy, umożliwiając wykrywanie glifosatu w bardzo niskich stężeniach (4,4 × 10⁻¹¹ M). Urządzenie wykazało również wysoką czułość, stabilną pracę i dobrą powtarzalność w rzeczywistych warunkach pomiarowych.
Co istotne, badania nie ograniczyły się do testów laboratoryjnych, ale zostały również zweryfikowane na próbkach wody z rzeki Red River. Wyniki analiz obu typów czujników wykazały duże podobieństwo do metody LCMS/MS – nowoczesnej, wysoce dokładnej techniki. Dowodzi to, że czujniki elektrochemiczne mają potencjał, by stać się niezawodnym narzędziem analitycznym, oferując wyraźne korzyści w zakresie kosztów, mobilności i wdrożenia w monitoringu środowiska.
Według dr Vu Thi Thu Ha, profesor nadzwyczajnej, zespół badawczy udoskonalił materiał MOF poprzez integrację nanocząsteczek złota w celu zwiększenia przewodności, opracowując w ten sposób wysoce czuły czujnik elektrochemiczny zdolny do wykrywania glifosatu z wysoką dokładnością i bardzo niską granicą wykrywalności. Wytworzony czujnik można przechowywać do 24 godzin w osuszonym środowisku przed użyciem, zachowując stabilną wydajność pomiaru. Dzięki temu urządzenie nadaje się do bezpośrednich badań terenowych, nie wymagając dużego sprzętu ani wysoko wyspecjalizowanych techników.
Dzięki niskim kosztom, prostocie obsługi i natychmiastowej gotowości do użycia w miejscu poboru próbek, czujnik ten ułatwia aplikację lokalnym urzędnikom ochrony środowiska, a jednocześnie zmniejsza obciążenie laboratoriów środowiskowych i agencji kontroli rolnictwa. Wdrożenie tego czujnika do wykrywania pozostałości glifosatu w środowisku stanie się skutecznym narzędziem, dostarczając jasnych dowodów naukowych organom regulacyjnym w celu wzmocnienia kontroli i egzekwowania przepisów prawnych. Bazując na tych pozytywnych wstępnych wynikach, zespół badawczy ma nadzieję na dalszą optymalizację czujnika, aby zwiększyć jego trwałość, wydłużyć okres przydatności do użycia i lepiej dostosować go do warunków polowych.
Jak twierdzą naukowcy z Wietnamskiej Akademii Nauki i Technologii, wyniki badań projektu opublikowano w wielu prestiżowych międzynarodowych czasopismach naukowych. Elektrochemiczny czujnik do wykrywania glifosatu nie tylko przyczynia się do rozwiązania problemu monitorowania pozostałości pestycydów w środowisku, ale także pokazuje, że naukowcy z Akademii potrafią opanować i rozwijać zaawansowaną technologię.
Źródło: https://nhandan.vn/cam-bien-phat-hien-thuoc-diet-co-doc-hai-post951676.html
Komentarz (0)