Ý tưởng đến với Phương vào năm 2020 khi cô tìm hiểu về các kỹ thuật mới phát hiện nhanh dư lượng thuốc nhuộm trong thực phẩm mà không phá hủy mẫu. Thuốc nhuộm tồn dư trong thực phẩm, làm ảnh hưởng hệ tiêu hóa, kích ứng da, thậm chí nguy cơ ung thư nếu sử dụng liên tục và số lượng lớn. Hiện việc phát hiện dư lượng thuốc nhuộm chủ yếu sử dụng các phương pháp phân tích sắc ký, điện hóa...

Để có thêm phương pháp mới, Phương nghiên cứu công nghệ đế tăng cường tín hiệu Raman (Surface-enhanced Raman scattering - SERS). Phương pháp này sử dụng các hạt nano kim loại quý để tăng cường tín hiệu trên bề mặt của đế SERS trên nền vật liệu silic, nhờ đỉnh hấp thụ plasmon bề mặt của các hạt nano kim loại nằm trong vùng của ánh sáng laser kích thích. Từ đó tăng cường được tín hiệu Raman của các phân tử thuốc nhuộm, sau đó thu thập và phân tích tín hiệu này để xác định sự tồn tại và hàm lượng của thuốc nhuộm trong thực phẩm.

Hình ảnh đế SERS kích thước 0,5 x 0,5 cm nhận biết thuốc nhuộm thực phẩm. Ảnh: NVCC

Phương cho biết, cách này có nhiều ưu điểm như độ nhạy cao, có thể phát hiện các phân tử mà các phương pháp phân tích khác không thể phát hiện được, nhờ vào hiệu ứng tăng cường tín hiệu. SERS có thể phân biệt các phân tử giống nhau nhưng khác về cấu trúc và hóa tính, giúp cho việc phân tích chính xác hơn. Phương pháp SERS thường cho kết quả nhanh và đáng tin cậy, không cần phải thực hiện các bước xử lý mẫu phức tạp. SERS không phá hủy mẫu, cho phép tiếp tục sử dụng mẫu trong các phương pháp phân tích khác.

"Phương pháp này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như phân tích thực phẩm, y tế, hóa học, vật liệu và môi trường", Phương nói.

Nghiên cứu hiện nay cho phép phát hiện từng loại thuốc nhuộm theo nồng độ đã được xây dựng trước để xác định chất cần phân tích dựa theo đường biểu diễn cường độ Raman. Tuy nhiên nhóm chưa đưa ra được con số về độ chính xác bao nhiêu % thực phẩm có chứa thuốc nhuộm.

Hình ảnh đế SERS trên kính hiển vi điện tử với cấu trúc hình kim tự tháp. Ảnh: NVCC

Theo PGS.TS Trần Thị Thanh Vân, Trưởng khoa Khoa học công nghệ vật liệu - Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP HCM, tại Việt Nam, việc sử dụng các hạt nano kim loại để tăng cường tín hiệu Raman nhằm phân tích dư lượng thuốc thực vật, thuốc nhuộm đã được nghiên cứu từ những năm 2000. Tuy nhiên phương pháp của sinh viên với tín hiệu Raman được tăng cường tốt hơn, nên có thể phát hiện được dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, thuốc nhuộm ở nồng độ thấp hơn, tăng hiệu quả phân tích.

PGS Vân cho rằng, đây là phương pháp phân tích bán định lượng, nhanh và đơn giản các mẫu do đó có thể sử dụng như phương pháp sàng lọc. Còn kết luận cuối cùng để trả lời cho câu hỏi mẫu có độc tố, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm hay không cần phải kết hợp với phương pháp định lượng chính xác.