Cảm biến bằng chất đồng linh hoạt được làm từ các vật liệu thông thường với giá rẻ: băng dính đồng dẫn điện, tấm phim trong suốt, nhãn giấy, sơn móng tay, dung dịch chế tạo mạch và acetone. (Ảnh: Anderson M. de Campos)

Các kim loại nặng như chì và cadmium có chứa trong pin, mỹ phẩm, thực phẩm và những sản phẩm khác là một phần của cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Chúng sẽ trở nên độc hại khi được tích tụ nhiều trong cơ thể con người, và có khả năng gây ra một số vấn đề xấu cho sức khỏe. Tuy nhiên, việc phát hiện ra chúng trong chất dịch của cơ thể đòi hỏi phải có thiết bị đắt tiền và môi trường ở phòng thí nghiệm được kiểm soát chặt chẻ.

Các chuyên gia nghiên cứu tại Đại học São Paulo (USP) ở Brazil hiện đã chế tạo ra một thiết bị cảm biến di động được làm bằng vật liệu đơn giản để phát hiện ra kim loại nặng trong mồ hôi, có thể dễ dàng để lấy mẫu.

Nghiên cứu này có sự tham gia của các nhóm chuyên gia tại Viện Vật lý São Carlos (IFSC) và Hóa học (IQSC), cũng như các cộng tác viên tại Đại học Munich ở Đức và Đại học Kỹ thuật Chalmers ở Thụy Điển.

Các kết quả được công bố trong một bài báo đăng trên tạp chí Chemosensors. "Chúng tôi thu được các thông tin quan trọng về sức khỏe của một người bằng cách đo mức độ tiếp xúc của họ với kim loại nặng. Mức cadmium cao có thể dẫn đến các vấn đề có hại nghiêm trọng về đường hô hấp, gan và thận. Nhiễm độc chì sẽ làm hỏng hệ thần kinh trung ương và gây khó chịu, suy giảm nhận thức, mệt mỏi", Paulo Augusto Raymundo Pereira, tác giả cuối cùng của bài báo và là nhà nghiên cứu tại IFSC-USP, cho biết thêm: "Bệnh vô sinh, huyết áp cao ở người lớn và chậm tăng trưởng và phát triển ở trẻ em cũng từ đây mà phát sinh ra".

Con người thường loại bỏ kim loại nặng chủ yếu qua mồ hôi và nước tiểu, và việc phân tích các chất lỏng sinh học này là một phần quan trọng trong các xét nghiệm độc tính cũng như trong điều trị. Pereira cho biết: "Thế giới rất cần các thiết bị cảm biến linh hoạt được sản xuất hàng loạt một cách đơn dàng, rẻ và nhanh chóng, giống như thiết bị của chúng tôi, để phát hiện tại chỗ, giám sát liên tục và phân tích phi tập trung các hợp chất gây nguy hiểm cho con người".

Không giống như các thử nghiệm tiêu chuẩn vàng khác để phát hiện ra kim loại nặng trong chất lỏng sinh học, thiết bị cảm biến đơn giản về vật liệu được sử dụng để chế tạo trong các giai đoạn sản xuất. "Phần đế của thiết bị này là polyetylen terephthalate [PET], bên trên là băng dính bằng đồng dẻo dẫn điện, loại nhãn bạn có thể mua ở cửa hàng văn phòng phẩm, có in cảm biến trên đó và một lớp đinh bảo vệ. sơn bóng hoặc phun. Đồng tiếp xúc được loại bỏ bằng cách ngâm trong dung dịch sắt cloride trong 20 phút, sau đó rửa bằng nước cất để thúc đẩy quá trình ăn mòn cần thiết. Tất cả điều này bảo đảm cho tốc độ, khả năng mở rộng, công suất thấp và với chi phí thấp", Robson R. da cho biết ông Silva, một chuyên gia nghiên cứu tại Đại học Kỹ thuật Chalmers ở Thụy Điển và là đồng tác giả của bài báo này.

Thiết bị được kết nối với một chiết áp, một dụng cụ cầm tay xác định nồng độ của từng kim loại bằng cách đo đạc sự khác biệt về điện thế và dòng điện giữa các điện cực. Kết quả được hiển thị trên máy tính hoặc điện thoại thông minh bằng phần mềm ứng dụng thích hợp.

Hệ thống này đủ đơn giản để được sử dụng bởi những người không phải là chuyên gia mà không cần phải qua đào tạo, cũng như các kỹ thuật viên tại các địa điểm như bệnh viện, phòng khám và văn phòng bác sĩ. Thiết bị này cũng có thể được sử dụng trong một số loại tình huống trong việc kiểm tra môi trường. Anderson M. de Campos, tác giả đầu tiên của bài báo và là chuyên gia nghiên cứu tại Đại học ở Munich, cho biết: "Ví dụ, giếng Artesian được kiểm soát và yêu cầu giám sát liên tục để phân tích chất lượng nước. Cảm biến của chúng tôi có thể rất hữu ích trong những trường hợp như vậy".

Hiệu suất phát hiện ra chì và cadmium của cảm biến đã được xác thực trong các thử nghiệm sử dụng mồ hôi nhân tạo. (Ảnh: Anderson M. de Campos)

Các sàng lọc cần điều chỉnh và bằng sáng chế
Hiệu suất của cảm biến trong việc phát hiện chì và cadmium đã được đánh giá trong các thử nghiệm sử dụng mồ hôi nhân tạo được làm giàu trong các điều kiện thí nghiệm lý tưởng. Cần có sự điều chỉnh trước khi thiết bị có thể được cấp bằng sáng chế.

"Cho đến khi sáng chế này đã được hoàn thiện, chúng tôi không tìm thấy báo cáo nào về việc sử dụng cảm biến đồng dẻo để phát hiện kim loại độc hại trong mồ hôi, nhưng một cuộc tìm kiếm trước đó có thể sẽ cho ra kết quả tương tự, có khả năng chặn ứng dụng bằng sáng chế", Marcelo L. Calegaro, đồng tác giả của bài báo này và là một chuyên gia nghiên cứu tại IQSC-USP.

Để tránh vấn đề này, ông ấy đang nghiên cứu các sự cải tiến cần thiết và ứng dụng bổ sung. Một ý tưởng mời sẽ đòi hỏi phải thay thế giai đoạn ăn mòn, tạo ra chất thải, bằng cách cắt trong máy giấy. Một cách khác là sử dụng cùng loại thiết bị này để giúp phát hiện ra thuốc trừ sâu trong nguồn nước và các thực phẩm.

Nguồn: phys.org
- https://phys.org/news/2023-01-low-co...vy-metals.html