Cảm biến nano hỗ trợ phát hiện nhanh dư lượng thuốc trừ sâu trong chè

<p style="text-align: justify;">Phát hiện nhanh dư lượng thuốc trừ sâu ngay từ khâu kiểm tra nguyên liệu có thể giúp doanh nghiệp và cơ quan quản lý sàng lọc sớm các lô chè có nguy cơ, giảm thời gian chờ phân tích và tăng khả năng kiểm soát an toàn thực phẩm. Từ hướng tiếp cận này, các nhà khoa học Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên đã phát triển cảm biến nanoplasmonic tích hợp sắc ký lớp mỏng và thiết bị Raman xách tay để phân tích đồng thời nhiều hoạt chất thuốc trừ sâu trong chè Thái Nguyên.</p>

Chè là sản phẩm nông nghiệp có giá trị kinh tế cao, nhưng việc kiểm soát dư lượng thuốc bảo vệ thực vật vẫn là yêu cầu quan trọng đối với chất lượng sản phẩm và khả năng tiếp cận thị trường. Các phương pháp phân tích chuyên sâu như sắc ký khí khối phổ hoặc sắc ký lỏng khối phổ có độ chính xác cao, song thường đòi hỏi thiết bị phòng thí nghiệm, nhân lực chuyên môn và thời gian xử lý mẫu.

Vì vậy, các công nghệ phân tích nhanh, có thể tiến gần hơn tới hiện trường đang được quan tâm nhằm hỗ trợ sàng lọc ban đầu trước khi mẫu cần được xác nhận bằng phương pháp chuyên sâu.

Phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu bằng công nghệ mới

Nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp quốc gia mã số ĐTĐL.CN.23/23 đã nghiên cứu tích hợp cảm biến nanoplasmonic với sắc ký lớp mỏng (TLC) và kỹ thuật Raman nhằm phát hiện dư lượng 5 hoạt chất thuốc trừ sâu gồm chlorpyrifos-ethyl, methidathion, cypermethrins, chlorothalonil và endosulfan trong chè Thái Nguyên. 

Nhiệm vụ thuộc Chương trình phát triển vật lý giai đoạn 2021-2025, do Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên chủ trì, PGS.TS Phạm Thị Thu Hà làm chủ nhiệm.

Theo báo cáo kết quả, nhóm nghiên cứu đã chế tạo 25 cảm biến nanoplasmonic cấu trúc nano lưỡng kim và lưỡng kim - bán dẫn, gồm các hệ Ag/Au, Ag/Pt, Au/Pt và ZnO/Ag/Au, tích hợp với bản sắc ký lớp mỏng để sử dụng cùng thiết bị Raman xách tay.

Điểm đáng chú ý của công nghệ là kết hợp khả năng tách chất của TLC với hiệu ứng tăng cường tín hiệu Raman bề mặt, qua đó giúp phát hiện các hợp chất ở nồng độ thấp và tạo điều kiện phân tích nhanh hơn.

Rút ngắn thời gian kiểm tra ngay tại vùng nguyên liệu

Hệ thống TLC-SERS được tối ưu để phân tích đồng thời 5 hoạt chất. Kết quả tự đánh giá cho thấy giới hạn phát hiện đối với nhóm chlorpyrifos-ethyl, methidathion và cypermethrins đạt không quá 0,25 ppm; đối với chlorothalonil và endosulfan đạt không quá 0,05 ppm trong mẫu chè Thái Nguyên.

Nhóm nghiên cứu cũng xây dựng quy trình thu thập, xử lý mẫu, quy trình phân tích và thiết kế thiết bị tích hợp cảm biến nanoplasmonic - TLC với máy Raman xách tay. Kết quả thử tại hiện trường được đối chiếu với các phương pháp phân tích khối phổ như GS-MS/MS hoặc LC-MS/MS; thiết bị được đánh giá tối thiểu trên 10 mẫu thử.

Về ứng dụng, giải pháp có thể hỗ trợ sàng lọc nhanh tại vùng nguyên liệu, cơ sở chế biến hoặc trong các đợt kiểm tra chất lượng, qua đó rút ngắn thời gian nhận diện mẫu có nguy cơ trước khi chuyển sang phân tích khẳng định trong phòng thí nghiệm.

Việc làm chủ vật liệu nanoplasmonic, quy trình tích hợp TLC-SERS và thiết bị Raman cầm tay cũng tạo nền tảng để tiếp tục phát triển các công cụ phân tích nhanh cho nông sản khác. Đây là hướng có tiềm năng hỗ trợ doanh nghiệp kiểm soát chất lượng nguyên liệu tốt hơn, đồng thời tăng tính chủ động của Việt Nam trong công nghệ giám sát dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và an toàn thực phẩm.