Cảm biến sinh học phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật
24/11/2016 | 08:49 AM

Phát hiện và định lượng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) đã trở thành vấn đề cực kỳ quan trọng trong những năm gần đây do sự lạm dụng thuốc trong nông nghiệp. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nông nghiệp để kiểm soát tấn công của côn trùng, nấm, động vật gặm nhấm phá hại mùa màng; giảm sự phát triển của cỏ dại; tăng năng suất nông nghiệp, do đó làm tăng năng suất cây trồng; và giảm tổn thất sau thu hoạch. Tuy nhiên, số lượng lớn các loại thuốc BVTV tồn đọng trong đất, không khí, nước, thực phẩm, và các hệ thống khác nhau. Một số các loại thuốc BVTV rất độc hại có thể gây đột biến, ung thư, và khối u (tumorogenic). Vì vậy, việc phân tích dư lượng thuốc trừ sâu là một vấn đề quan trọng do ảnh hưởng tích lũy sinh học của chúng, độc tính cao và nguy cơ thiệt hại lâu dài của thuốc với cả môi trường và đời sống mặc dù nồng độ của chúng là rất thấp.

Phân tích thuốc trừ sâu được thực hiện thường bằng cách sử dụng các kỹ thuật thông thường như sắc ký khí (GC) hoặc sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và bằng các phương pháp quang phổ khác. Nhưng quy trình thực hiện mất thời gian, các kỹ thuật viên phải được đào tạo cao cấp, trải qua các bước lau dọn làm tăng thời gian phân tích và nguy cơ sai sót, và không thuận tiện cho việc phát hiện tại cơ sở hay ngoài đồng. Công nghệ cảm biến sinh học (Hình. 1) giải quyết những khúc mắt bằng cách sử dụng một phần tử cảm biến sinh học kết nối với một bộ chuyển đổi để chuyển một phản ứng thành tín hiệu điện đo lường được.

Sự kết hợp giữa công nghệ nano đầy hứa hẹn và công nghệ cảm biến cho thấy hiệu suất vượt trội nhờ vật liệu có kích thước nano đã làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, độ đặc hiệu cao và độ nhạy, phản ứng nhanh và thời gian phân tích liên tục. Sử dụng các hạt nano chức năng trong thiết lập các cảm biến sinh học sau đó tăng cường đính kèm phân tử sinh học như các peptide, protein và axit nucleic để hỗ trợ trong việc phát hiện chất phân tích khác nhau, khuếch đại tín hiệu (Jianrong và cộng sự, 2004). Một số loại hạt nano đã được được sử dụng trong cảm biến sinh học bao gồm cả kim loại, chất bán dẫn, oxit và thậm chí hạt nano phức hợp. Vàng, bạc và kẽm là những hạt nano kim loại phổ biến nhất trong thiết lập một cảm biến sinh học. Các ứng dụng của hạt nano kim loại có thể xúc tác các phản ứng sinh hóa do khả năng xúc tác cao của chúng trong nhiều phản ứng hữu cơ (Crooks và cộng sự, 2001). Hạt nano kim loại cũng được coi là hỗ trợ việc truyền điện tử và có thể được áp dụng như đánh dấu hầu hết các thành phần sinh học trong khi duy trì hoạt tính sinh học của chúng (Bhattacharya và Mukherjee, 2008).

Bố trí các yếu tố cơ bản của cảm biến sinh học

Tin tức khác