ĐỜI SỐNG

Cảm biến sinh học giúp phát hiện ô nhiễm nước độc hại

Thiện Thuật • 21-02-2023 • Lượt xem: 1354
Cảm biến sinh học giúp phát hiện ô nhiễm nước độc hại

Một thiết bị cảm biến sinh học mới được phát triển bởi các nhà khoa học tại Đại học Northwestern cho phép kiểm tra mức độ độc hại của florua trong nước một cách chính xác, chi phí thấp và dễ sử dụng.

Các nhà khoa học xã hội và nhà sinh học tổng hợp hợp tác để giải quyết thách thức toàn cầu.

Các nhà khoa học từ Đại học Northwestern đã hợp tác thực hiện một thử nghiệm chính xác, chi phí thấp và dễ sử dụng để phát hiện mức độ độc hại của florua trong nước.

Thiết bị cảm biến sinh học mới được phát triển tại Northwestern đã được thử nghiệm thực địa ở vùng nông thôn Kenya, cung cấp bằng chứng cho thấy việc kiểm tra florua trong nước có thể dễ dàng sử dụng bên ngoài phòng thí nghiệm và được diễn giải chính xác bởi những người không phải là chuyên gia.

Trên toàn thế giới, ước tính có hàng chục triệu người sống ở những khu vực có nguồn cung cấp nước bị nhiễm độc florua tự nhiên ở mức độ độc hại, một chất không màu, không mùi và không vị. Quy mô của vấn đề rất khó đo lường do chi phí cao hoặc mức độ phức tạp của các tùy chọn thử nghiệm hiện có.

Một bước quan trọng hướng tới giải quyết các mối quan tâm về sức khỏe toàn cầu đối với việc tiếp cận nước uống an toàn, phương pháp thử nghiệm mới đã được chứng minh là kết quả của sự hợp tác hiếm hoi giữa các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực nhân chủng học và sinh học tổng hợp.

Kết quả nghiên cứu được NPJ Clean Water công bố

Nghiên cứu do nhà nhân chủng học của đại học Tây Bắc Sera Young và nhà sinh vật học tổng hợp Julius Lucks đồng dẫn đầu. Bà Sera Young là phó giáo sư nhân chủng học và nghiên cứu sức khỏe toàn cầu tại Đại học Khoa học và Nghệ thuật Weinberg, đồng thời là giảng viên tại Viện Nghiên cứu Chính sách (IPR). Ông Julius Lucks là giáo sư và phó chủ tịch kỹ thuật hóa học và sinh học tại Trường Kỹ thuật McCormick. Lucks cũng là đồng giám đốc của Trung tâm Sinh học Tổng hợp Tây Bắc, nơi Sera Young cũng là giảng viên.

Sera Young và Julius Lucks cho biết đây là lần đầu tiên họ cùng nhau thu thập dữ liệu thực địa và nó cho thấy điều gì có thể xảy ra khi các nhà khoa học xã hội và nhà sinh học tổng hợp cùng nhau giải quyết những thách thức toàn cầu.

Dự án được xây dựng dựa trên và tìm ra điểm giao thoa duy nhất cho nghiên cứu trước đây được thực hiện bởi cả Julius Lucks và Sera Young.

Năm 2017, Sera Young và các đồng nghiệp đã phát triển thang đo trải nghiệm mất an ninh nguồn nước để cung cấp phép đo về mức độ mất an ninh nguồn nước toàn cầu có tính đến trải nghiệm của con người. Sera Young đã hợp tác với Gallup World Poll để công bố các ước tính cho một nửa thế giới sử dụng thang đo WISE vào năm 2022 trên tạp chí Lancet Planetary Health.

Được thúc đẩy bởi nghiên cứu của Sera Young, Julius Lucks và phòng thí nghiệm của ông bắt đầu điều tra các cảm biến sinh học tự nhiên, các phân tử được vi khuẩn sử dụng để cảm nhận sự hiện diện của chất gây ô nhiễm. Vào năm 2020, họ đã xuất bản công trình về việc tái sử dụng các cảm biến sinh học trong một hệ thống sinh học tổng hợp không có tế bào, cho phép phát hiện các chất gây ô nhiễm nước có hại như florua tại hiện trường, đặt tên cho nền tảng công nghệ là ROSALIND.

Để tiếp tục nghiên cứu của Sera Young về cải thiện an ninh nước toàn cầu, phiên bản mới nhất của công nghệ ROSALIND của Phòng thí nghiệm Lucks đã cải thiện tốc độ và khả năng sử dụng của thiết bị để cho phép vận chuyển dễ dàng đến những địa điểm có mức độ florua có hại là mối lo ngại về an toàn.

Nhóm nghiên cứu đã thu thập 57 mẫu nước từ 36 hộ gia đình ở vùng nông thôn Kenya để đánh giá độ chính xác của phép đo nồng độ florua khi so sánh với phương pháp quang kế florua tiêu chuẩn vàng. Họ cũng thiết kế các nghiên cứu của mình để kiểm tra xem liệu những người dùng không phải chuyên gia có thể dễ dàng giải thích kết quả thử nghiệm hay không, một chỉ số quan trọng cho thấy công nghệ này có thể có tác động có ý nghĩa trong việc giải quyết cuộc khủng hoảng nước toàn cầu.

Kết quả thật tuyệt vời, cho thấy điểm sử dụng có 84% cơ hội dự đoán chính xác mức florua trên giới hạn của Tổ chức Y tế Thế giới là hơn 1,5 phần triệu.

Các bài kiểm tra cũng được phát hiện là có tính khả dụng cao, chỉ có 1 trong số 57 bài kiểm tra có sự khác biệt về diễn giải giữa người dùng và nhóm khoa học.

Sera Young cho biết: "Đây là một cách hoàn toàn mới để đo lường chất lượng nước" . "Nghiên cứu cho thấy rằng chúng ta có thể đưa đến tay mọi người một bài kiểm tra dựa trên một số sinh học rất phức tạp nhưng lại hoạt động rất đơn giản".

Julius Lucks nhận định: "Nó cũng chỉ ra tính khả thi của các thử nghiệm như vậy đối với các hóa chất khác như chì và PFAS".

Các bước tiếp theo tiềm năng cho thử nghiệm florua tại điểm sử dụng có thể bao gồm lập bản đồ vị trí của florua địa chất trên toàn cầu.

Tại Chicago, Sera Young và Julius Lucks quan tâm đến việc điều tra khả năng sử dụng thử nghiệm tại nhà để phát hiện nhanh chì trong nước và tận dụng nghiên cứu này như một mô hình để kết hợp khoa học xã hội với sinh học tổng hợp nhằm tăng tác động của sinh học tổng hợp những đổi mới.