E. coli gây ra phản ứng sinh hóa khi có sự hiện diện của các ion kim loại, một thay đổi nhỏ mà các nhà nghiên cứu có thể quan sát được bằng các cảm biến quang học hạt nano vàng. Thông qua phân tích bằng máy học về phổ quang học 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 làm chết tế bào và đồng thời xác định đó là kim loại nào và hàm lượng ra sao với độ chính xác cao hơn 96%. Quy trình này diễn ra trong khoảng 10 phút.

Regina Ragan, giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật và là đồng tác nghiên cứu cho biết: “Phương pháp mới quan trắc nước rất nhạy, nhanh chóng và linh hoạt với triển vọng phát triển rộng rãi để quan trắc độc tố tại nguồn nước uống và nước tưới tiêu, cũng như trong dòng chất thải nông nghiệp và công nghiệp. Hệ thống 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 chứng minh khả năng vi khuẩn như E. coli phát hiện nước không an toàn, các nhà nghiên cứu còn nhấn mạnh các thành phần thiết yếu khác như các hạt nano vàng và thuật toán học máy, giúp tăng cường đáng kể độ nhạy của hệ thống quan trắc. E. coli có thể được áp dụng để phát hiện nồng độ dưới mức quy định của các kim loại độc hại, bao gồm asen, cadmi, crom, đồng, chì và thủy ngân để đưa ra cảnh báo sớm ô nhiễm.

GS. Ragan cho rằng: “Việc tiếp cận nguồn nước an toàn là cần thiết cho sức khỏe của con người và hành tinh. Công nghệ mới sẽ sản xuất hàng loạt với chi phí thấp, rất cần thiết để quan trắc nhiều loại chất ô nhiễm trong nguồn cung cấp nước như một phần quan trọng của giải pháp đảm bảo an ninh nước trước tình trạng ô nhiễm và biến đổi khí hậu".

Nghiên cứu đã được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.

Lương Thu Giang

Theo:https://phys.org