นักศึกษาประดิษฐ์อุปกรณ์ตรวจจับสารตกค้างของยาปฏิชีวนะในอาหาร

กลุ่มนักศึกษาจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี VNU ได้นำเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีมาประยุกต์ใช้ พัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถตรวจหาสารตกค้างของยาปฏิชีวนะในนม เนื้อสัตว์ อาหารทะเล... ในความเข้มข้นต่ำ

ตั้งแต่เดือนสิงหาคม พ.ศ. 2565 Tran Van Dinh และ Nguyen Van Khanh นักศึกษาชั้น K65 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี ได้เริ่มทำการวิจัยกระบวนการตรวจสอบสารตกค้างของยาปฏิชีวนะคลอแรมเฟนิคอล (CAP) ในอาหารโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ทางไฟฟ้าเคมี

Tran Van Dinh ตัวแทนทีมวิจัยกล่าวว่าวัสดุที่ทีมใช้ในการศึกษานี้คืออนุภาคนาโน Fe3O4 ซูเปอร์พาราแมกเนติก ซึ่งใช้ในการปรับเปลี่ยนอิเล็กโทรดของเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมี จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและเพิ่มสัญญาณการตรวจจับสารตกค้างของยาปฏิชีวนะ CAP ในอาหารที่ความเข้มข้นต่ำ

อนุภาคนาโนซูเปอร์พาราแมกเนติก Fe3O4 ถูกเลือกเนื่องจากมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าสูง ความเสถียรทางเคมี และประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าที่เหนือกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งอนุภาค Fe3O4 มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี มีความสามารถในการดูดซับสารอินทรีย์ เช่น CAP ในอาหารได้สูง และมีต้นทุนการผลิตต่ำ

ทีมวิจัยในห้องปฏิบัติการ ภาพ: NVCC — เส้นโค้ง CV ใช้เพื่อวัดความไวและสัญญาณของเซ็นเซอร์เมื่ออุปกรณ์เคมีไฟฟ้าเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ ภาพ: *NVCC*

ภายใต้การบรรยายของอาจารย์ ทีมวิจัยได้ออกแบบอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ 3 อิเล็กโทรด ภายในเวลา 7 เดือน โดยมีฟังก์ชันการทำงาน 3 ฟังก์ชัน (การทำงาน การเปรียบเทียบ และการอ้างอิง) อุปกรณ์นี้สร้างขึ้นบนหลักการที่เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีทำปฏิกิริยากับยาปฏิชีวนะ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยานี้จะถูกบันทึกไว้ในระบบการวัดไฟฟ้าเคมี

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อนุภาคนาโน Fe3O4 ซูเปอร์พาราแมกเนติกบนอิเล็กโทรดทำงานของเซ็นเซอร์จะทำปฏิกิริยากับสารปฏิชีวนะ CAP ในตัวอย่างอาหาร ทันทีที่เกิดปฏิกิริยา พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าเคมีและความต้านทานของเซ็นเซอร์จะเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงนี้จะถูกบันทึกและป้อนเข้าสู่ระบบการวัดและควบคุม

ค่าที่วัดได้ผ่านเซ็นเซอร์จะถูกประมวลผลและวิเคราะห์ผ่านอุปกรณ์วัดและวิธีการวิเคราะห์สัญญาณ ซึ่งสามารถระบุปริมาณยาปฏิชีวนะ CAP ตกค้างในตัวอย่างอาหารได้ โดยทั่วไปเวลาในการวิเคราะห์จะใช้เวลาประมาณ 3-5 นาที

ในการใช้งาน ตัวอย่างอาหาร เช่น เนื้อสัตว์ อาหารทะเล... จะถูกเตรียมและผ่านกระบวนการคัดกรอง จากนั้น ตัวอย่างอาหารจะถูกใส่เข้าไปในเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีที่เชื่อมต่อกับระบบวัดไฟฟ้าเคมี เพื่อบันทึกและประมวลผลสัญญาณ

ส่งผลให้เครื่องมือสามารถตรวจพบสารตกค้าง CAP ได้ 5μm ในตัวอย่างนม และ 25μm ในตัวอย่างเนื้อสัตว์ รวมถึงตัวอย่างอาหารอื่นๆ เช่น กุ้ง ปลา แหล่งน้ำ... ปริมาณสารตกค้างปฏิชีวนะที่อนุญาตให้พบในอาหารทั่วไปส่วนใหญ่อยู่ที่ 0.3μm

ดินห์กล่าวเสริมว่า การนำเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีนี้ไปใช้ จำเป็นต้องดำเนินการตามขั้นตอนการเตรียมตัวอย่าง ซึ่งขั้นตอนเหล่านี้ดำเนินการในห้องปฏิบัติการ

ทีมวิจัยหวังว่าในอนาคต ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและการวิจัยเพิ่มเติม ผลิตภัณฑ์จะถูกพัฒนาให้กลายเป็นอุปกรณ์หรือแถบทดสอบขนาดกะทัดรัด ประชาชนสามารถตรวจสอบสารตกค้างของยาปฏิชีวนะในอาหารได้ที่บ้าน โดยไม่ต้องไปห้องปฏิบัติการหรือต้องอาศัยความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน เมื่อผลิตภัณฑ์วางจำหน่ายเชิงพาณิชย์แล้ว จะช่วยควบคุมคุณภาพอาหารและปกป้องสุขภาพของประชาชน

ดร.เหงียน ถิ มินห์ ฮอง อาจารย์คณะวิศวกรรมศาสตร์ ฟิสิกส์และนาโนเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี ประเมินว่า ปัจจุบัน การวิเคราะห์และการกำหนดปริมาณสารพิษตกค้างจากยาปฏิชีวนะ มักดำเนินการด้วยวิธีการต่างๆ เช่น โครมาโทกราฟีแบบชั้นบาง อิเล็กโตรโฟเรซิสแบบแคปิลลารี อิมมูโนซอร์เบนต์แอสเซย์ ไบโอเซนเซอร์แบบออปติคัล... แม้จะมีประสิทธิภาพ ความไว และข้อดีอื่นๆ อีกมากมาย แต่ส่วนใหญ่แล้ว วิธีการเหล่านี้ไม่สามารถนำไปใช้ตรวจหายาปฏิชีวนะโดยตรงได้ เนื่องจากต้องมีการดำเนินการและกระบวนการนำไปใช้ที่ซับซ้อน มีค่าใช้จ่ายสูง ใช้เวลานาน และต้องมีเงื่อนไขต่างๆ มากมายในการเตรียมตัวอย่าง

ดร. ฮ่อง กล่าวว่าเทคนิคการวิเคราะห์ทางไฟฟ้าเคมีแบบไร้ฉลากที่ใช้เซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมีถือเป็นทางออกที่มีศักยภาพ เนื่องจากกระบวนการวิเคราะห์ที่เรียบง่าย การตอบสนองที่รวดเร็ว ความไวและการเลือกสรรสูง และต้นทุนการวิเคราะห์ต่ำ ผลการวิจัยของกลุ่มมีแนวโน้มที่ดี บรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้ มีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้จริงได้ดี และสามารถพัฒนาต่อไปได้

เธอเสนอแนะว่าหัวข้อการวิจัยของกลุ่มนักศึกษาอาจช่วยให้หน่วยงาน หน่วยงาน และธุรกิจต่างๆ นำไปใช้ในการติดตามและควบคุมคุณภาพอาหารได้

ปัจจุบัน ทีมวิจัยยังคงดำเนินการวิจัยและพัฒนาวัสดุนาโนแม่เหล็กอย่างต่อเนื่อง เพื่อปรับเปลี่ยนอิเล็กโทรด ปรับปรุงกระบวนการผลิต และปรับปรุงคุณสมบัติของเซ็นเซอร์ไฟฟ้าเคมี “วัสดุที่ปรับเปลี่ยนจะถูกทดสอบด้วยวัสดุนาโนที่ผลิตด้วยวิธีการต่างๆ โดยปรับเปลี่ยนเงื่อนไขทางเทคโนโลยีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้า ความไว และการเลือกสรร เพื่อตรวจจับยาปฏิชีวนะและสารพิษต่างๆ” ดร. ฮอง กล่าว

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใช้ยาปฏิชีวนะ CAP ในทางที่ผิดอย่างไม่ควบคุมในปศุสัตว์และการเกษตรกรรม นำไปสู่สถานการณ์ที่อาหารยังคงมียาปฏิชีวนะตกค้างอยู่ การใช้อาหารที่มียาปฏิชีวนะตกค้างเป็นเวลานานหรือใช้อย่างต่อเนื่องอาจทำให้เกิดพิษต่อร่างกาย ไขกระดูกเสื่อม นำไปสู่ภาวะโลหิตจาง มะเร็งเม็ดเลือดขาว และกลุ่มอาการเกรย์ซินโดรม ทำให้เกิดอาการเขียวคล้ำ การไหลเวียนโลหิตล้มเหลว และอาจทำให้เสียชีวิตได้ ซึ่งมักพบในทารกแรกเกิด โดยเฉพาะทารกคลอดก่อนกำหนด...

บิชเทา

ลิงค์ที่มา