Kỹ thuật in

Cảm biến in 3D phát hiện tiếp xúc với thuốc diệt cỏ có khả năng gây ung thư

Các kỹ sư tại Đại học Bang Washington (WSU) và DL ADV-Tech đã sử dụng in 3D để phát triển một phương tiện phát hiện sự phơi nhiễm với chất diệt cỏ có khả năng gây ung thư glyphosate.

Được cấu tạo bởi một loạt các ống nano được phủ các cảm biến in 3D, bộ thử nghiệm sử dụng công nghệ tương tự như công nghệ được tìm thấy trong máy theo dõi đường huyết dành cho bệnh nhân tiểu đường, chỉ khác là nó triển khai dòng điện để đánh giá mức glyphosate. Cho rằng phản ứng do thiết bị của nhóm nghiên cứu gây ra là nhân tạo không phải là chất hữu cơ, họ nói rằng nó có chi phí thấp và không cần bảo quản đặc biệt, khiến nó trở thành một công cụ lý tưởng để đo mức độ phơi nhiễm với các hóa chất độc hại.

Yuehe Lin, tác giả nghiên cứu và là Giáo sư tại Trường Kỹ thuật Cơ khí và Vật liệu của WSU cho biết: “Chúng tôi bắt đầu phát triển cảm biến này để theo dõi sức khỏe, nhưng nó cũng có thể được sử dụng để giám sát an toàn thực phẩm và môi trường. “Chúng tôi thiết kế nó để có thể di động và sử dụng in 3D để làm cho nó nhỏ và gọn, để nó có thể được sử dụng ở mọi nơi — trong phòng thí nghiệm hoặc ngoài thực địa.”

The WSU team's 3D printed sensors being tested.
Cảm biến của các kỹ sư được thiết kế để phát hiện dấu vết thuốc diệt cỏ trong thực phẩm và đồ uống. Hình ảnh qua Đại học Bang Washington.

Glyphosate: một hóa chất gây tranh cãi

Được triển khai rộng rãi để kiểm soát sự phát triển của cỏ dại, glyphosate là một chất diệt cỏ axit photphonic hoạt động bằng cách ức chế các enzym tăng trưởng thực vật và nó tiêu diệt hiệu quả bất kỳ loài lá rộng nào ở gần nó. Được đăng ký làm thuốc trừ sâu ở Hoa Kỳ kể từ 1974, hóa chất được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu, nhưng Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (ECA) cũng đã phát hiện ra rằng nó làm hỏng môi trường xung quanh.

Trên thực tế, các nghiên cứu của EPA đã chỉ ra rằng glyphosate có nguy cơ tiềm ẩn đối với các loài chim trên cạn hoặc trong nước và dấu vết có thể được phát hiện trong một số loại thực phẩm, mặc dù nó nói rằng điều này không được chứng minh là gây hại. Cơ quan duy trì rằng miễn là các sản phẩm tuân thủ các giới hạn nhất định thì chúng sẽ an toàn để tiêu dùng và trái với các báo cáo phổ biến

phán quyết , nó nói rằng glyphosate là “không có khả năng gây ung thư ở người.”

Tuy nhiên, trong khi phán quyết của EPA được ủng hộ bởi Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu Tổ chức Y tế Thế giới , Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế cho biết hóa chất này là “ có thể gây ung thư cho con người. ” Do đó, Việt Nam, Đức và Hà Lan đều đã công bố lệnh cấm thuốc diệt cỏ glyphosate, một số quốc gia loại bỏ dần, một số quốc gia khác cấm hoàn toàn việc bán riêng.

WSU Professor Yuehe Lin.
Giáo sư Yuehe Lin của WSU nói rằng tính di động của cảm biến cho phép nó được triển khai ở “mọi nơi”. Ảnh qua Đại học Bang Washington.

Một cảm biến 'bắt chước sinh học'

Do những rủi ro tiềm ẩn liên quan đến việc tiếp xúc với glyphosate, nhóm WSU đã bắt đầu đo nồng độ của nó trong một số trường hợp có thể hỏi được, như một phần của Viện Quốc gia of Health – dự án được hỗ trợ. Đặc biệt, các kỹ sư đã tìm cách phát triển một phương tiện thử nghiệm hóa học không yêu cầu sử dụng phổ kế đắt tiền hoặc các kháng thể sinh học cần được bảo quản cẩn thận để ngăn ngừa sự suy giảm chất lượng.

Để thực hiện điều này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo một bộ thử nghiệm bao gồm các ống nano polyme được nhúng với các lỗ nhỏ, có khả năng liên kết các phân tử glyphosate theo cách bắt chước các kháng thể sinh học. Để cung cấp cho các cấu trúc nano này chức năng cảm nhận, sau đó chúng được bao phủ trong các cảm biến in sử dụng dòng điện để đo glyphosate và đảm bảo nó luôn ở mức an toàn.

Đưa các thiết bị của họ vào thử nghiệm, các kỹ sư cuối cùng đã cho chúng tiếp xúc với nước cam và các món cơm có chứa glyphosate, để xem họ có thể phát hiện lượng hóa chất chính xác đến mức nào. Trước sự vui mừng của họ, nhóm nghiên cứu nhận thấy cảm biến của họ có khả năng xác định chất diệt cỏ với độ nhạy và độ đặc hiệu cao, do đó, trong tương lai, họ dự định thử nghiệm nó trên mẫu người để tìm hiểu sâu về độc tính của glyphosate.

“Đối với bước tiếp theo, chúng tôi muốn sử dụng cảm biến để phát hiện glyphosate trong một số mẫu người như máu, nước bọt hoặc nước tiểu,” Shichao Ding, một ứng cử viên tiến sĩ của WSU trong phòng thí nghiệm của Lin, và là tác giả đầu tiên của bài báo. “Chúng tôi cũng sẽ tiếp tục phát triển một số vật liệu nano mới để nâng cao hiệu suất cảm biến của nó.”

Featured image shows one of the researchers' 3D printed microfluidic devices. Photo via UMN.
Những tiến bộ trong in 3D ngày càng cho phép sản xuất các cảm biến sức khỏe vi chất lỏng mới. Ảnh qua UMN.

Máy theo dõi sức khỏe in 3D

Trong khoảng hơn một năm trở lại đây, một số tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong nghiên cứu và phát triển cảm biến sinh học in 3D, cho phép người dùng phát hiện và ngăn chặn một số vấn đề sức khỏe nhất định. Tại Đại học Clarkson , các nhà khoa học đã Cảm biến sinh học in 3D có thể được áp dụng trực tiếp lên da, để cảnh báo người mặc về khả năng phơi nắng quá mức.

Ở những nơi khác ở Hoa Kỳ, các nhà nghiên cứu đã áp dụng Optomec's Công nghệ in phản lực khí dung (AJP) để sản xuất dựa trên graphene cảm biến độc tính thực phẩm . Các thiết bị tăng cường in 3D được cho là có khả năng phát hiện histamine (hoặc chất gây dị ứng) và chất độc trong thực phẩm nhanh hơn nhiều so với các xét nghiệm tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm.

Trong các ứng dụng quân sự thử nghiệm hơn, Trung tâm Lính CCDC cũng đang trong quá trình phát triển cảm biến binh lính sinh học , có thể có khả năng theo dõi sinh lý quân đội. Trên thực tế, các máy dò có thể được áp dụng để giúp binh lính nhận thức được các mối đe dọa tình huống, bằng cách phát hiện các mối nguy hiểm trong không khí như chất độc hoặc vi khuẩn được vũ khí hóa.

Để cập nhật những tin tức mới nhất về in 3D, đừng quên đăng ký kênh NS Ngành in 3D bản tin hoặc theo dõi chúng tôi trên Twitter hoặc thích trang của chúng tôi trên Facebook .

Để tìm hiểu sâu hơn về sản xuất phụ gia, bây giờ bạn có thể đăng ký Youtube kênh, có các cuộc thảo luận, tóm tắt và các bức ảnh về in 3D trong thực tế.

Bạn đang tìm việc làm trong ngành sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

Hình ảnh nổi bật cho thấy các cảm biến in 3D của các kỹ sư đang được thử nghiệm. Hình ảnh qua Đại học Bang Washington.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button