L ời cam đoan
1.3.2. Ứng dụng của cảm biến sinh học
a) Trong môi trƣờng
Cảm biến sinh học đƣợc xem là một trong số các thiết bị nhỏ gọn, tiện lợi, chi phí thấp, kết quả tin cậy trong việc phát hiện và chẩn đoán các chất gây ô nhiễm trong môi trƣờng. Christophe Vedrine và cộng sự [53] đã thiết kế một cảm biến quang học để xác định chất diệt cỏ gây ô nhiễm thủy sinh. Sara Rodriguez- Mozaz và cộng sự [54] đã phát triển cảm biến để xác định thuốc trừ sâu, hóa chất gây rối loạn nội tiết thay thế cho các kỹ thuật sắc ký truyền thống. Lawrence Stiner và cộng sự [55] đã chế tạo một cảm biến sinh học có khả năng đo benzen, toluen, ethylbenzen và các hợp chất của chúng trong dung dịch nƣớc. Donatella Albanese và cộng sự [56] đã phát triển cảm biến sinh học nitrat có thể xác định sự có mặt của ion nitrat trong mẫu nƣớc. Feng Long cùng cộng sự [57] đã chế tạo cảm biến để phát hiện nhanh ion kim loại thủy ngân. R. Ilangovan và cộng sự [58] đã nghiên cứu chế tạo cảm biến phát hiện các kim loại nặng khác nhƣ cadmi, chì và đồng.
b) Trong chế biến và an toàn thực phẩm
Bên cạnh đó, các vấn đề về chất lƣợng và an toàn thực phẩm cũng đƣợc quan tâm, trong đó các phƣơng pháp truyền thống nhƣ các phép đo quang phổ thƣờng tốn kém và mất thời gian. Do đó, việc ứng dụng cảm biến sinh học vào ngành công nghiệp này mang nhiều ƣu điểm nhƣ đơn giản, cho kết quả nhanh, đáng tin cậy, có chọn lọc và tiết kiệm chi phí. Ozlem Torun và cộng sự [59] đã nghiên cứu phát triển cảm biến dựa trên phổ cộng hƣởng plasmon bề mặt nhằm xác định tế bào vi khuẩn Escherichia coli một cách nhanh chóng, chính xác. Hay một ví dụ khác, nhóm nghiên cứu của Mahdi Ghasemi-Varnamkhasti [60] đã phát triển cảm biến enzym nhằm đánh giá hạn dùng của bia bằng phép đo quét thế vòng và đã chứng tỏ khả năng phân loại các loại bia theo hạn sử dụng của chúng. Xia Liu và cộng sự [61] đã phát triển cảm biến nhằm phát hiện thuốc diệt cỏ atrazine dựa trên hạt nano vàng, kết quả cho thấy cảm biến có độ ổn định và khả năng tái tạo tốt, do đó có thể đƣợc áp dụng để phân tích thuốc trừ sâu khác trên các mẫu cây trồng.
c) Trong y sinh
Bên cạnh đó, một ứng dụng khá nổi bật của cảm biến sinh học là dùng để chẩn đoán bệnh trong y tế. Trên thế giới, đã có nhiều công trình công bố về kết quả đạt đƣợc trong nghiên cứu phát triển cảm biến sinh học trong y sinh. Jingyun Jiang và cộng sự đã nghiên cứu chế tạo cảm biến glucose phi enzym từ các hạt
17
nano đồng đƣợc lắng đọng bằng phƣơng pháp điện hóa trên điện cực nano graphene với giới hạn phát hiện là 0.12 µM, độ nhạy 20.6 µA/mM [62]. Một công trình khác liên quan đến cảm biến glucose đến từ nhóm của Shuo Wang, cảm biến đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp điện hóa từ các hạt nano đồng có giới hạn phát hiện là 1.39 µM [63]. Nhóm nghiên cứu của Harshala J. Parab đã chế tạo cảm biến AND từ thanh nano vàng có thể phát hiện vi rút mầm bệnh Chlamydia trong khoảng nồng độ 0,25 – 20 nM với khả năng phân biệt với các gen gây bệnh khác [64]. Cảm biến cholesterol đƣợc chế tạo bởi nhóm của Anees A. Ansari từ màng xốp CeO2 trong khoảng nồng độ cholesterol 10 – 400 mg/dl [65]. Ali và các cộng sự đã phát triển cảm biến ADN điện hoá trên cơ sở AuNPs và graphene ô xít (RGO) để phát hiện ung thƣ vú. Họ đã chứng minh việc kết hợp AuNPs và RGO đã làm nâng cao độ nhạy của cảm biến. Trong điều kiện phát hiện tối ƣu, cảm biến có giới hạn phát hiện thấp nhất là 10-20 M [66]. Feng Long và cộng sự đã chế tạo cấu trúc nano composit Cu2O/Au để nhận biết galectin-1 trong khoảng nồng độ từ 0.1 pg/ml đến 10 ng/ml [67]. Nhóm của Vjaceslavs Gerbreders đã tổng hợp các cấu trúc của ZnO nhƣ màng mỏng ZnO, thanh nano ZnO và ống nano ZnO bằng các phƣơng pháp khác nhau. Cảm biến ADN của Trichinella britovi- một loại ký sinh trùng gây ra bệnh truyền nhiễm từ động vật sang ngƣời- trên cơ sở các cấu trúc khác nhau của ZnO đƣợc tiến hành phân tích, kết quả cho thấy, ống nano ZnO cho độ nhạy tốt nhất [68]. Hay công trình của Bhaskar S. Vadlamani và cộng sự [69] phát triển cảm biến dùng để phát hiện nhanh SARS-CoV-2. Cảm biến trên cơ sở ống nano TiO2 đƣợc chức năng hóa Co, cho phép phát hiện protein SARS COV-2 S-RBD (receptor binding domain) trong khoảng nồng độ 14 to 1400 nM với giới hạn phát hiện là 0.7 nM.