Singapore phát triển thiết bị phát hiện tảo gây hại trong 15 phút

Tảo nở hoa
Tảo tàn, tảo độc có thể gây tử vong cho động vật thủy sản. Ảnh: U.S Geological Survey.

Một nhóm các kỹ sư từ Đại học quốc gia Singapore (NUS) đã phát triển một hệ thống có độ nhạy cao, sử dụng điện thoại thông minh để phát hiện nhanh sự hiện diện của tảo tàn, tảo độc trong nước với thời gian kiểm tra chỉ 15 phút.

Đột phá công nghệ này có thể đóng một vai trò lớn trong việc ngăn chặn kịp thời tác hại của tảo độc, tảo tàn trong nuôi trồng thủy sản, cũng như giúp ngăn chặn sự lây lan của các vi sinh vật gây hại trong nước có thể đe dọa sức khỏe con người và gây ra các vấn đề môi trường.

Những thách thức hiện tại của việc giám sát tảo

Các phương pháp thông thường để phát hiện và phân tích tảo rất tốn thời gian, đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và tốn kém.

Hiện tại, có thể mất một ngày hoặc hơn để thu thập các mẫu nước từ một địa điểm, mang chúng trở lại phòng thí nghiệm để thử nghiệm và phân tích kết quả. Khoảng thời gian này là quá dài để theo dõi kịp thời sự nở rộ của tảo dẫn đến việc quản lý nước bị chậm trễ và không hiệu quả.

Để giải quyết những thách thức hiện tại trong giám sát tảo trong nước, nhóm nghiên cứu đã mất một năm để phát triển thiết bị mới giúp theo dõi tảo một cách nhanh chóng và có độ tin cậy cao.

Công nghệ “lab-on-a-chip” mới: Rẻ hơn, nhỏ hơn và có độ nhạy cao


Công nghệ phát hiện tảo mới của Singapore.

Phát minh mới của NUS bao gồm ba phần: chip microfluidics, điện thoại thông minh và nền tảng in 3D có thể tùy chỉnh gồm đen LED và nguồn điện cầm tay.

Chip microfluidics được phủ titan oxit phthalocyanine, một loại vật liệu dựa trên polymer quang dẫn. Lớp quang dẫn đóng vai trò quan trọng là dẫn các giọt nước di chuyển dọc theo con chip trong quá trình phân tích.

Con chip sau đó được đặt trên màn hình của điện thoại thông minh, chiếu một mô hình các vùng sáng và tối lên chip. Khi các giọt nước của mẫu nước đọng lại trên bề mặt chip, chênh lệch giảm điện áp được tạo ra bởi các vùng sáng và tối được chiếu sáng trên lớp quang dẫn, điều chỉnh sức căng bề mặt của các giọt nước. Điều này làm cho các giọt nước di chuyển về phía các khu vực tối. Đồng thời, chuyển động này tạo ra các giọt nước để trộn với hóa chất nhuộm các tế bào tảo có trong mẫu nước. Hỗn hợp bị ánh sáng tác động sẽ di chuyển về phía camera của smartphone.

Tiếp theo, đèn LED và bộ lọc màu xanh lá cây gần camera tạo điều kiện cho máy ảnh chụp ảnh huỳnh quang của các tế bào tảo đã nhuộm màu. Các hình ảnh được gửi đến một ứng dụng trên điện thoại để đếm số lượng tế bào tảo có trong mẫu. Toàn bộ quá trình phân tích này được hoàn thành trong vòng 15 phút.

Thiết bị mới chỉ có giá dưới 300 SGD (220 USD) và nặng dưới 600 gram. Bộ thử nghiệm cũng có độ nhạy cao, do đó chỉ cần một lượng nhỏ mẫu nước để tạo ra kết quả đáng tin cậy.

Độ chính xác 90%

Nhóm nghiên cứu NUS đã thử nghiệm hệ thống của họ bằng cách sử dụng các mẫu nước được thu thập từ biển và hồ chứa. Các mẫu nước chứa lượng bốn loại tảo sản sinh độc tố khác nhau, trong đó có hai loại tảo nước ngọt là C. reinhardtii M. aeruginosa, hai loại tảo biển là Amphiprora spC. closterium. Các thí nghiệm sử dụng thiết bị mới và máy đo hemocytometer - một kỹ thuật đếm tế bào tiêu chuẩn thường được sử dụng để theo dõi chất lượng nước để tiến hành để kiểm tra sự hiện diện của tảo.

Kết quả là thiết bị mới có thể phát hiện bốn loại tảo với độ chính xác 90%, tương đương với kết quả được tạo ra bởi hemocytometer.

Công nghệ “lab-on-a-chip” có tính di động cao, dễ sử dụng, tiết kiệm về chi phí vì chip microfluidics có thể rửa và tái sử dụng. Thiết bị này sẽ giúp kiểm tra chất lượng nước nhanh chóng, hiệu quả, đặc biệt hữu ích cho những người nuôi trồng thủy sản cần theo dõi thường xuyên chất lượng tảo trong ao nuôi.

Theo Aquahoy

Thảo Nguyễn
Đăng ngày: 13/11/2019
Tải ứng dụng Tepbac để bình luận thuận tiện hơn tepbac android tepbac ios