QUY TRÌNH TỔNG HỢP XANH HẠT NANO VÀNG HỖ TRỢ BỞI PLASMA TỪ DỊCH CHIẾT VỎ CAM VÀ ỨNG DỤNG LÀM ĐẾ SERS ĐỂ PHÁT HIỆN NHANH AFLATOXIN B1 TRONG THỰC PHẨM

1. Tính mới Đề tài có tính mới ở việc xây dựng quy trình tích hợp công nghệ plasma lạnh với phương pháp tổng hợp sinh học sử dụng dịch chiết vỏ cam để chế tạo hạt nano vàng (AuNPs). Trong quy trình này, quá trình khử ion Au³⁺ và hình thành mầm tinh thể được kích hoạt đồng thời bởi các hợp chất hoạt tính sinh học trong dịch chiết thực vật và các tác nhân hoạt tính do plasma tạo ra, tạo nên cơ chế tổng hợp khác biệt so với các phương pháp tổng hợp xanh truyền thống. Đồng thời, AuNPs thu được được sử dụng trực tiếp để chế tạo đế SERS phục vụ phát hiện Aflatoxin B1, hình thành quy trình tích hợp từ tổng hợp vật liệu đến ứng dụng cảm biến. Qua khảo cứu tài liệu, nhóm nghiên cứu chưa ghi nhận công bố trong nước mô tả đầy đủ quy trình tích hợp plasma lạnh với dịch chiết vỏ cam để tổng hợp AuNPs và ứng dụng trực tiếp trong chế tạo đế SERS phát hiện Aflatoxin B1 theo hướng tiếp cận này. 2. Tính sáng tạo Tính sáng tạo của đề tài thể hiện ở việc kết hợp đồng bộ công nghệ plasma lạnh với phương pháp tổng hợp xanh nhằm khai thác hiệu quả sự tương hỗ giữa các tác nhân hoạt tính của plasma và các hợp chất sinh học trong dịch chiết vỏ cam. Cách tiếp cận này không chỉ duy trì ưu điểm của tổng hợp sinh học như thân thiện với môi trường, hạn chế sử dụng hóa chất độc hại mà còn khắc phục những hạn chế của phương pháp truyền thống về tốc độ phản ứng, khả năng kiểm soát kích thước, hình dạng và sự phân bố kích thước hạt nano. Nhờ đó, AuNPs có bề mặt sạch và tính đồng nhất cao được tạo ra, đáp ứng yêu cầu chế tạo đế SERS có độ nhạy, độ ổn định và khả năng lặp lại tốt trong phát hiện Aflatoxin B1. Giải pháp này góp phần nâng cao hiệu quả tổng hợp vật liệu nano và mở rộng tiềm năng ứng dụng của công nghệ plasma trong phát triển cảm biến quang học phục vụ lĩnh vực an toàn thực phẩm.

Đề tài đã được triển khai và kiểm chứng thành công ở quy mô phòng thí nghiệm, khẳng định tính khả thi của quy trình tổng hợp hạt nano vàng (AuNPs) bằng phương pháp sinh học kết hợp plasma lạnh sử dụng dịch chiết vỏ cam và ứng dụng trực tiếp trong chế tạo đế SERS để phát hiện nhanh Aflatoxin B1. Kết quả thực nghiệm chứng minh quy trình tạo được AuNPs có kích thước đồng đều, bề mặt sạch, tín hiệu SERS ổn định, độ nhạy và khả năng lặp lại cao, đáp ứng yêu cầu chế tạo vật liệu cảm biến phục vụ phân tích an toàn thực phẩm. Giải pháp sử dụng nguồn nguyên liệu từ phụ phẩm nông nghiệp sẵn có, giảm đáng kể hóa chất độc hại, thân thiện với môi trường và có quy trình công nghệ dễ chuẩn hóa, thuận lợi cho việc chuyển giao, mở rộng quy mô và triển khai tại các cơ sở nghiên cứu, trung tâm kiểm nghiệm cũng như doanh nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm trên địa bàn thành phố Huế. Đồng thời, quy trình có khả năng tích hợp với các hệ thống plasma lạnh hiện có mà không đòi hỏi đầu tư lớn về thiết bị, góp phần nâng cao hiệu quả khai thác nguồn phụ phẩm địa phương và giảm chi phí sản xuất. Với xu hướng phát triển công nghệ xanh, vật liệu nano và các phương pháp phát hiện nhanh trong kiểm soát an toàn thực phẩm, giải pháp có khả năng nhân rộng tại các doanh nghiệp cùng lĩnh vực trên phạm vi cả nước và có triển vọng thương mại hóa dưới dạng vật liệu nano vàng, đế SERS hoặc bộ kit phân tích nhanh Aflatoxin B1. Việc ứng dụng thành công giải pháp không chỉ góp phần nâng cao năng lực kiểm nghiệm an toàn thực phẩm mà còn thúc đẩy chuyển giao công nghệ, phát triển sản phẩm khoa học - công nghệ có giá trị gia tăng và khai thác hiệu quả nguồn phụ phẩm nông nghiệp theo định hướng kinh tế tuần hoàn.

Đề tài mang lại hiệu quả kinh tế - xã hội rõ rệt thông qua việc xây dựng quy trình tổng hợp hạt nano vàng (AuNPs) theo hướng công nghệ xanh, sử dụng dịch chiết vỏ cam kết hợp plasma lạnh để chế tạo đế SERS phục vụ phát hiện nhanh Aflatoxin B1 (AFB1). Quy trình tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp sẵn có, giảm đáng kể việc sử dụng các hóa chất độc hại như NaBH₄ và CTAB, góp phần giảm chi phí nguyên liệu, chi phí xử lý chất thải và tác động đến môi trường, đồng thời phù hợp với định hướng phát triển kinh tế tuần hoàn và sản xuất bền vững. Việc ứng dụng plasma lạnh giúp rút ngắn thời gian tổng hợp AuNPs từ nhiều giờ xuống khoảng 30 phút, nâng cao năng suất, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí sản xuất. Trong lĩnh vực kiểm nghiệm an toàn thực phẩm, đế SERS do đề tài phát triển đạt giới hạn phát hiện AFB1 là 0,13 ng/mL, tương đương các phương pháp phân tích hiện đại, nhưng cho kết quả chỉ trong vài phút, nhanh hơn đáng kể so với HPLC và ELISA vốn cần nhiều giờ phân tích và quy trình xử lý mẫu phức tạp. Nhờ đó, giải pháp góp phần giảm chi phí vật tư tiêu hao, chi phí nhân công và vận hành thiết bị, đồng thời nâng cao hiệu quả sàng lọc và giám sát an toàn thực phẩm. Bên cạnh hiệu quả kinh tế, đề tài còn có ý nghĩa xã hội thiết thực khi góp phần nâng cao năng lực phát hiện nhanh độc tố Aflatoxin B1, hỗ trợ bảo đảm an toàn thực phẩm, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và thúc đẩy ứng dụng công nghệ nano xanh trong kiểm nghiệm. Giải pháp có khả năng chuyển giao, nhân rộng và thương mại hóa dưới dạng vật liệu nano, đế SERS hoặc bộ kit phát hiện nhanh, góp phần nâng cao năng lực khoa học - công nghệ và năng lực đổi mới sáng tạo của địa phương và cả nước.