Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Công nghệ và Thiết kế Singapo (SUTD) đã phát triển được một công nghệ mới, có khả năng phát hiện nhanh các chất ô nhiễm trong nước bằng cách đo lường tác động của chúng đến các vi sinh vật đang bơi. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Scientific Report.

Công nghệ này không sử dụng bất kỳ hóa chất, thuốc thử hoặc thiết bị thí nghiệm nào, mà chỉ dùng máy ảnh thường của điện thoại thông minh và sử dụng Paramecia, vi sinh vật phổ biến trong các thủy vực. Vì thế, công nghệ mới đặc biệt thích hợp để đánh giá chất lượng nước uống cho các vùng kém phát triển.

Thông thường, nồng độ các chất ô nhiễm môi trường được đo lường bằng cách đánh giá tác động của chúng đến một nhóm dân cư nhất định. Dù những tác động đó đến các vi sinh vật có thể quan sát thấy sau vài ngày, nhưng phải mất vài năm để quy mô tác động thực sự mới được thể hiện ở các động vật lớn hơn.

Để tăng tốc đo lường nồng độ chất ô nhiễm, nhóm nghiên cứu do PGS. Javier Fernandez tại Phòng thí nghiệm Fermart dẫn đầu, đã sử dụng phương pháp thị giác máy tính đơn giản để theo dõi và đo lường tác động của các chất ô nhiễm đến hành vi của vi sinh vật. Cụ thể, các nhà khoa học đã căn cứ vào những thay đổi tốc độ bơi của Paramecium aurelia - sinh vật đơn bào bơi nhanh gấp hơn 10 lần chiều dài cơ thể của chúng trong mỗi giây. Thông qua theo dõi tốc độ bơi và chuyển động của Paramecia trong nước qua kính hiển vi đơn giản được thiết lập trên camera điện thoại, các nhà khoa học có thể suy luận chính xác sự hiện diện của các chất ô nhiễm trong các mẫu nước trong vòng vài phút.

Để theo dõi vi sinh vật Paramecia, nhóm nghiên cứu đã quay video, sau đó sử dụng thuật toán theo dõi và nhận dạng vật thể có khả năng tự động phát hiện các vi sinh vật và tính toán tốc độ bơi cũng như chuyển động của chúng. Từ đó, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng tốc độ bơi của Paramecia bị ảnh hưởng bởi các chất ô nhiễm như kim loại nặng kẽm clorua và đồng sunfat, cũng như loại kháng sinh phổ biến erythromycin. Những thay đổi này xuất hiện trong phạm vi giới hạn cho phép của các chất ô nhiễm. Ví dụ, khi nồng độ kim loại nặng bằng một nửa mức được xem là không an toàn cho nước uống, tốc độ bơi trung bình của Paramecia giảm gần một nửa.

Tương tự như vậy, tốc độ bơi của Paramecia đã giảm ngay và rõ rệt khi nồng độ các kim loại nặng được xem là nguy hiểm. Điều đó cho phép các nhà nghiên cứu đánh giá nhanh tác động của chất ô nhiễm trong môi trường cụ thể. PGS. Fernandez cho rằng: “Lấy một mẫu nước và đo tốc độ bơi của Paramecia có thể được sử dụng như một phương pháp đơn giản để đánh giá chất lượng nước uống mà không cần đến thiết bị hoặc hóa chất chuyên dụng. Thông thường, bạn sẽ cần kiểm tra từng chất ô nhiễm, nhưng tốc độ bơi của Paramecia là một phép đo mang tính toàn cầu".

Theo các tác giả, việc đánh giá chỉ mất vài phút mối liên hệ giữa tốc độ bơi của vi sinh vật và sự hiện diện của chất ô nhiễm có thể được xem là phương pháp đơn giản, tiết kiệm để đánh giá chất lượng nước trên toàn cầu hoặc thay thế cho các phương pháp thông dụng đo lường độc tính trong môi trường phòng thí nghiệm.

N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2021-06-microorganisms-quickly-quality.html, 16/6/2021