“Xanh hóa” (going green) trong lĩnh vực chuẩn bị mẫu

Karyn M. Usher là một Nhà hóa học phân tích tại Khoa Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học bang Metropolitan tại Saint Paul, Minnesota (Hoa Kỳ). Tại đây, nghiên cứu của bà tập trung vào việc chuẩn bị mẫu để xác định các chất phân tích trong các ma trận phức tạp bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).

Hỏi: Các kỹ thuật chuẩn bị mẫu "xanh" mới nhất hiện nay là gì?

Đáp: Khi tôi lựa chọn các kỹ thuật “xanh” mới nhất, tôi tập trung vào những kỹ thuật làm giảm tiêu thụ dung môi, nhu cầu năng lượng giảm và sử dụng các dung môi lành tính hơn. Do đó, một vài kỹ thuật tách chiết đã được tôi sử dụng như: Ly trích chất lỏng siêu tới hạn (SFE_Supercritical fluid extraction), Chiết lỏng - lỏng trên pha rắn (SLE- Solid Supported liquid-liquid extraction), QuEChERS (Quick-Nhanh chóng, Easy-Đơn giản, Cheap-Rẻ, Effective-Hiệu quả, Rugged-Ổn định, Safe-An toàn), Ly trích bằng vi sóng (MAE_Microwave-assisted extraction), Lấy mẫu pha khí (gas-phase sampling) và Chiết pha rắn (SPE - Solid Phase Extraction). Về SPE, đây là một kỹ thuật cũ nhưng ngày nay người ta đang phát triển các phương pháp theo 12 nguyên tắc của hóa học xanh, vì vậy trong trường hợp này, nó sẽ là một kỹ thuật chuẩn bị mẫu mới và “xanh” hơn.

Hỏi: Bà đã sử dụng những phương pháp nào trong phòng thử nghiệm (PTN) của bà?

Đáp: Tôi đã sử dụng QuEChERS, SLE và SPE. QuEChERS ban đầu được phát triển để phân tích đa dư lượng thuốc trừ sâu và khi so sánh với các phương pháp đã được sử dụng ở châu Âu trong 20 năm qua, nó cho thấy sự giảm tiêu thụ dung môi lên đến 95% và giảm chi phí tiêu dùng lên đến 90%. Vì vậy, trong ba kỹ thuật được sử dụng, QuEChERS là một trong những kỹ thuật chuẩn bị mẫu “xanh” hơn cả. Hai phương pháp còn lại có thể được phát triển để sử dụng ít dung môi hơn và chúng tôi cũng có thể sử dụng các dung môi an toàn hơn đối với môi trường và các nhà phân tích, do đó chúng cũng là hai kỹ thuật chuẩn bị mẫu “xanh”.

Hỏi: Những kỹ thuật nào khiến bà thấy hài lòng về kết quả?

Đáp: Tôi thích SPE bởi vì tôi thấy nó mang lại rất nhiều lựa chọn cho việc làm sạch mẫu theo những cách khác nhau. Tuy nhiên, sự phát triển phương pháp SPE có thể khá mạnh mẽ và phải mất một thời gian dài để đưa ra kết quả nếu bạn thực hiện trên một mẫu rất khó. Về phương pháp tôi thích sử dụng nhất, tôi nghĩ QuEChERS là một kỹ thuật hai bước (a two-step technique) và nó thú vị hơn một chút bởi vì bạn có thể làm một vài bước khác nhau. Ngoài ra, kỹ thuật QuEChERS, có sự biến đổi ít hơn. Xác định phương pháp mà bạn sẽ sử dụng dựa trên loại mẫu và đôi khi bạn không cần thực hiện nhiều sự phát triển phương pháp.

Hỏi: Các phương pháp “xanh” tác động như thế nào đến quy trình làm việc trong PTN?

Đáp: SLE và SPE có thể được thực hiện song song do các quy trình làm việc trong PTN đã được cải thiện so với một kỹ thuật cũ hơn như chiết lỏng-lỏng. Tuy nhiên, phương pháp QuEChERS là một phương pháp hai bước như tôi đã đề cập với sự chiết là bước đầu tiên. Bước này yêu cầu phải lắc mạnh. Tôi không có bình lắc PTN, do đó quy trình làm việc chắc chắn chậm hơn tại bước này bởi vì tôi chỉ có thể lắc hai bình tại một thời điểm. Nhìn chung, một số các kỹ thuật chuẩn bị mẫu “xanh” khác có thể khá mất thời gian so với các kỹ thuật cũ nhưng khi chúng được sử dụng nhiều hơn, bạn sẽ mong muốn một sự cải thiện.

Hỏi: Bà đã đề cập rất nhiều về lợi ích của các phương pháp “xanh” khác nhau. Bà có thể đưa ra một vài những lợi thế chính khác không?

Đáp: Có rất nhiều lợi ích khi bạn thay các dung môi lành tính hơn. Rõ ràng, các kỹ thuật sẽ an toàn hơn cho các nhà hóa học và an toàn hơn đối với môi trường. Các quy trình xử lý chất thải được giảm thiểu và các chi phí cho việc xử lý chất thải có thể được giảm xuống. Nếu bạn đang sử dụng một dung môi mà không phải là chất thải nguy hại hoặc nếu bạn đang sử dụng một dung môi đỡ tốn kém hơn, bạn sẽ thấy chi phí giảm đáng kể. Khi bạn giảm lượng dung môi, bạn sẽ có được những lợi ích tương tự. Vì vậy, nếu bạn giảm 50%, bạn sẽ thấy tất cả các chi phí giảm xuống 50% ngoài chi phí của dung môi mà bạn đang sử dụng.

Hỏi: Ngoài việc mất thời gian hơn trong một số trường hợp như bà đã đề cập, một vài những thách thức của việc "xanh hóa" là gì?

Đáp: Khi bạn thực hiện chiết xuất, bạn thực sự cần phải chú ý đến hiệu quả và tính chọn lọc của việc chiết và một số các dung môi “xanh” hơn không có hiệu suất chiết cao. Một số trong số chúng cũng cho thấy tính chọn lọc thấp hơn khi chiết xuất các chất phân tích từ các ma trận phức tạp do đó đây là một thách thức lớn.

Hỏi: Những điều chính các nhà quản lý PTN cần phải xem xét khi chuyển sang kỹ thuật “xanh” như trong PTN của họ là gì?

Đáp: Có nhiều cách khác nhau để “xanh hóa”, do đó việc tìm ra các lựa chọn tốt nhất cho những gì bạn đang cố gắng để thực hiện có thể khá khó khăn. Ví dụ, nếu bạn đang sử dụng một dung môi mà không phải là một dung môi “xanh”, bạn có thể chỉ đơn giản là thay thế một dung môi “xanh” hơn và nhận được các kết quả cần thiết. Mặt khác, đôi khi đó là một sự lựa chọn tốt để giữ cùng dung môi bởi vì hiệu quả khai thác thực sự cao và chọn lọc tốt, nhưng bạn chỉ có thể giảm lượng dung môi mà bạn có. Ngoài ra còn có những lựa chọn khác, ví dụ, có thể tốt hơn khi chỉ phát triển một phương pháp “xanh” mới từ đầu đến cuối. Một trong những điều chính mà bạn cần phải xem xét rằng bạn sẽ cố gắng để “xanh hóa” bằng cách nào? Điều đó cần phải được thực hiện đối với mỗi và mọi thử nghiệm. Một điều khác mà các nhà quản lý PTN nên xem xét là khi thay đổi mọi thứ, sẽ có một số chi phí phát sinh liên quan tới phát triển các kỹ thuật mới và “xanh” hơn. Vì vậy, bạn phải chờ đợi một thời gian và đầu tư tiền bạc để chi tiêu vào việc phát triển các kỹ thuật, nhưng sau đó chi phí sẽ bắt đầu giảm dần theo thời gian khi bạn tiếp tục sử dụng các kỹ thuật nhiều lần lặp đi lặp lại.

Hỏi: Bà thấy việc chuẩn bị mẫu “xanh” sẽ phát triển như thế nào trong tương lai? Những thay đổi nào mà bà mong đợi?

Đáp: Các công cụ đang trở nên chọn lọc hơn và tôi nghĩ rằng quỹ đạo hiện nay hướng tới các phương pháp chuẩn bị mẫu “xanh”. Tôi tin rằng sẽ có sự tiếp tục giảm kích thước mẫu và khối lượng dung môi trong tương lai nhưng có những giới hạn bởi vì chúng ta vẫn cần phải đảm bảo việc lấy mẫu tốt. Chúng ta có thể thu hẹp, nhưng chúng ta cần phải dừng lại tại một điểm và tập trung vào các dung môi mà chúng ta đang sử dụng. Ngoài ra còn có các yếu tố khác của các kỹ thuật mà chúng ta có thể làm “xanh” hơn thay vì chỉ tập trung vào khối lượng.

Theo www.labmanager.com

Tin bài khác

Nghiên cứu diễn biến nguồn nước, chất lượng nước và đề xuất các giải pháp khai thác thích hợp

08/04/2024

Nghiên cứu dây chuyền pilot sản xuất nhựa polyeste không no (PEKN) chịu bức xạ UV

19/02/2024

Bán tổng hợp β-glucan sulfat từ nấm men Saccharomyces cerevisiae làm nguyên liệu điều trị ung thư

21/01/2024

Xử lý nước thải chăn nuôi bằng vi tảo và màng lọc

04/12/2023

Nghiên cứu sử dụng tấm lưới gia cố trong điều trị thoát vị hoành

12/11/2023

Da in sinh học giống da người chữa lành vết thương nhanh và hiệu quả hơn

29/10/2023

Tirzepatide kiểm soát tiểu đường và giảm cân hiệu quả hơn so với semaglutide

22/10/2023

Bộ test kit phát hiện độc tố do vi khuẩn Porphyromonas gingivalis sản sinh gây viêm nướu

08/10/2023

Các hạt gỉ từ tính giúp loại bỏ estrogen trong nước

07/09/2023

Phương pháp BEE-ST giúp theo dõi động lực phát triển của xương và răng theo thời gian

29/08/2023

Liệu pháp dựa trên kháng thể giúp chống lại cúm B

20/08/2023

Xốp nổi giúp xử lý tảo nở hoa gây hại trên bề mặt nước

13/08/2023