Với một thành tựu mang tính đột phá, một nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Ho Sang Jung thuộc Khoa Hội tụ Nano-Sinh học tại Viện Khoa học Vật liệu Hàn Quốc (KIMS) dẫn đầu, phối hợp với Viện Nghiên cứu & Thử nghiệm KOTITI, đã phát triển một công nghệ mang tính cách mạng có khả năng phát hiện vi nhựa (MP) một cách nhanh chóng và có độ nhạy cao.

Những hạt nhựa nhỏ này gây ra rủi ro đáng kể cho sức khỏe con người và môi trường do sự hiện diện rộng rãi của chúng trong chuỗi thức ăn và môi trường. Kết quả nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí uy tín Advanced Function Materials.

Công nghệ dựa trên bộ dụng cụ cách mạng hóa việc phát hiện vi nhựa

Công nghệ phát hiện vi nhựa cải tiến do nhóm nghiên cứu phát triển có dạng bộ dụng cụ, phù hợp với các ứng dụng tại chỗ. Không giống như các phương pháp hiện có đòi hỏi phải xử lý trước phức tạp và thiết bị hiệu suất cao, công nghệ dạng bộ dụng cụ này đơn giản hóa quy trình. Chỉ trong 20 phút, công nghệ có thể xác định loại, số lượng và sự phân bố của vi nhựa mà không cần bất kỳ xử lý trước nào.

Chìa khóa cho bước đột phá này nằm ở vật liệu plasmonic được thiết kế như một nanopocket, có khả năng thu giữ các vi nhựa trên bề mặt của bộ lọc giấy có các lỗ rỗng ở kích thước micro. Nanopocket này khuếch đại tín hiệu quang học của các vi nhựa thu được, cho phép phát hiện cực kỳ nhạy. Khi dung dịch mẫu chứa vi nhựa được tiêm qua ống tiêm, tín hiệu quang phổ Raman của vi nhựa được khuếch đại trên vật liệu plasmonic loại nanopocket, cho phép phát hiện chính xác ở cả kích thước micro và nanomet.

AI tăng cường độ chính xác phát hiện

Để nâng cao hơn nữa độ chính xác của việc phát hiện vi nhựa, nhóm nghiên cứu đã kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) vào hệ thống. Hệ thống AI được đào tạo trên các tín hiệu quang phổ Raman độc đáo của vi nhựa, cho phép phân biệt các tín hiệu vi nhựa với các nhiễu tiềm ẩn trong mẫu. Sự tiến bộ này cho phép xác định chính xác vi nhựa trong môi trường phức tạp hoặc mẫu người, bao gồm xác định nồng độ, phân bố và loại của chúng.

Một trong những đặc điểm nổi bật của công nghệ này là sử dụng máy quang phổ Raman di động để phát hiện. Thiết bị di động này làm tăng đáng kể tính khả thi của việc phát hiện tại chỗ, loại bỏ nhu cầu về thiết bị phòng thí nghiệm rộng rãi và các nhà nghiên cứu có trình độ cao. Sự kết hợp giữa công nghệ dựa trên bộ dụng cụ và máy quang phổ di động cung cấp một giải pháp thực tế để xác định vi nhựa trong các tình huống thực tế.

Ô nhiễm vi nhựa đã trở thành mối quan tâm cấp bách trên toàn cầu, với các báo cáo về các hạt nhựa cực nhỏ này được thải ra từ các sản phẩm hàng ngày như hộp đựng đồ uống và túi đựng đồ ăn nhẹ. Tuy nhiên, cho đến nay, vẫn chưa có phương pháp nào phát hiện vi nhựa ở kích thước micro hoặc nano, nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết về các phương pháp phát hiện đáng tin cậy.

Sự phát triển của công nghệ tiên tiến này có ý nghĩa quan trọng, vì nó không chỉ giải quyết các mối quan ngại hiện tại về môi trường và sức khỏe mà còn có tiềm năng mở đường cho các quy định trong tương lai về sản phẩm nhựa và hộp đựng thực phẩm và đồ uống. Phát hiện và định lượng vi nhựa một cách chính xác là một bước quan trọng hướng tới việc giảm thiểu tác động có hại của chúng đối với cả môi trường và sức khỏe con người.

Những hàm ý đầy hứa hẹn cho việc áp dụng rộng rãi hơn

Tiến sĩ Ho Sang Jung, nhà nghiên cứu cao cấp tại KIMS, người đi đầu trong sự phát triển mang tính đột phá này, đã bày tỏ sự lạc quan về tác động tiềm tàng của công nghệ này. Ông tuyên bố, "Nếu công nghệ này được thương mại hóa, công nghệ phát hiện vi nhựa trên toàn cầu sẽ được phổ biến dễ dàng và nhanh chóng hơn". Tiến sĩ Jung nhấn mạnh cam kết của KIMS trong việc phát triển các công nghệ vật liệu vì sự an toàn của các thế hệ hiện tại và tương lai.

Nhóm nghiên cứu có kế hoạch hợp tác với Viện nghiên cứu và thử nghiệm KOTITI để chuẩn hóa công nghệ phát hiện vi nhựa. Sự hợp tác này là bước quan trọng hướng tới đảm bảo độ tin cậy và tính nhất quán của kết quả công nghệ, điều cần thiết để áp dụng rộng rãi và được chấp nhận theo quy định.

Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đang tích cực tham gia vào nghiên cứu đang diễn ra để phát hiện vi nhựa theo kích thước và đánh giá độc tính của chúng đối với cơ thể con người. Nghiên cứu bổ sung này sẽ cung cấp hiểu biết sâu sắc hơn về các rủi ro liên quan đến vi nhựa và đóng góp vào các chiến lược giảm thiểu toàn diện hơn.