Đại học UCI (Mỹ) dùng vi khuẩn E.coli tạo công nghệ giám sát nước

Các nhà khoa học tại Đại học California (UCI) đã chứng minh rằng vi khuẩn này còn có giá trị hơn nữa khi là một phần của hệ thống phát hiện ô nhiễm kim loại nặng trong nước, bài đăng ngày 24/2 trên trang Smart Water Magazine cho hay.

E. coli thể hiện phản ứng sinh hóa khi có mặt các ion kim loại, một thay đổi nhỏ mà các nhà nghiên cứu đã quan sát được bằng các cảm biến hạt nano vàng quang học được lắp ráp hóa học.

Thông qua phân tích máy học về phổ quang của các chất chuyển hóa được giải phóng khi tiếp xúc với crom và asen, các nhà khoa học có thể phát hiện kim loại ở nồng độ thấp hơn một tỷ lần so với nồng độ dẫn đến chết tế bào – đồng thời có thể xác minh loại kim loại nặng và số lượng với độ chính xác cao hơn 96%.

Các nhà nghiên cứu cho biết quá trình có thể được hoàn thành trong khoảng 10 phút, quá trình cũng là chủ đề của một nghiên cứu xuất hiện trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Đồng tác giả Regina Ragan, giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật của UCI, cho biết: “Phương pháp giám sát nước mới này do các nhà nghiên cứu ở UCI phát triển rất nhạy cảm, nhanh chóng và linh hoạt. Nó có thể triển khai rộng để giám sát độc tố tại nguồn nước uống và nước tưới tiêu cũng như trong dòng chảy nông nghiệp và công nghiệp. Hệ thống này có thể đưa ra cảnh báo sớm về ô nhiễm kim loại nặng để bảo vệ sức khỏe con người và hệ sinh thái”.

Ngoài việc chứng minh rằng vi khuẩn như E. coli có thể phát hiện nước không an toàn, các nhà nghiên cứu còn nhấn mạnh các thành phần cần thiết khác như các hạt nano vàng được lắp ráp với độ chính xác phân tử và thuật toán học máy giúp tăng cường đáng kể độ nhạy của hệ thống giám sát.

Ragan cho biết nó có thể được áp dụng để phát hiện các chất độc kim loại bao gồm asen, cadmium, crom, đồng, chì và thủy ngân có độ lớn dưới giới hạn quy định để đưa ra cảnh báo sớm về ô nhiễm.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học giải thích rằng họ có thể áp dụng các thuật toán được đào tạo cho các mẫu nước máy và nước thải không nhìn thấy được, điều đó có nghĩa là hệ thống có thể được khái quát hóa cho các nguồn cung cấp nước ở bất kỳ đâu trên thế giới.

Ragan cho biết: “Phương pháp học chuyển đổi này cho phép các thuật toán xác định xem nước uống có nằm trong phạm vi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ và Tổ chức Y tế Thế giới khuyến nghị các giới hạn cho từng chất gây ô nhiễm với độ chính xác cao hơn 96% và với độ chính xác 92% dành cho nước thải đã qua xử lý hay không”.

Bà nói thêm: “Việc tiếp cận nguồn nước an toàn là cần thiết cho sức khỏe của con người và hành tinh. Công nghệ mới có thể được sản xuất hàng loạt với chi phí thấp là cần thiết để theo dõi sự ra đời của hàng loạt các chất gây ô nhiễm trong nguồn cung nước, một phần quan trọng của giải pháp đảm bảo an ninh nước trước tình trạng ô nhiễm và biến đổi khí hậu”.