Nghiên cứu giúp giảm bớt lo ngại về các hạt nano trong thực phẩm

Trong một nghiên cứu mới được công bố trực tuyến trên tạp chí Khoa học và Công nghệ Môi trường, các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas A&M đã sử dụng máy để đánh giá các đặc tính nổi bật của các hạt nano kim loại khiến chúng dễ bị cây hấp thụ hơn. Các nhà nghiên cứu cho biết thuật toán của họ có thể cho biết thực vật tích tụ bao nhiêu hạt nano trong rễ và chồi của chúng.

Hạt nano đang là xu hướng phát triển trong một số lĩnh vực, bao gồm y học, sản phẩm tiêu dùng và nông nghiệp. Tùy thuộc vào loại hạt nano, một số hạt có các đặc tính bề mặt thuận lợi, điện tích và từ tính. Những đặc tính này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho một số ứng dụng. Ví dụ, trong nông nghiệp, các hạt nano có thể được sử dụng làm chất kháng khuẩn để bảo vệ cây trồng khỏi mầm bệnh. Ngoài ra, chúng có thể được sử dụng để liên kết với phân bón hoặc thuốc diệt côn trùng và sau đó được lập trình để phóng thích chậm nhằm tăng khả năng hấp thụ của cây.

Những hoạt động nông nghiệp này và những hoạt động khác, như tưới tiêu, có thể khiến các hạt nano tích tụ trong đất. Tuy nhiên, với các loại hạt nano khác nhau có thể tồn tại trong lòng đất và một số lượng lớn đáng kinh ngạc các loài thực vật trên cạn, bao gồm cả cây lương thực, người ta vẫn chưa biết rõ liệu một số đặc tính của hạt nano có khiến chúng dễ bị một số loài thực vật khác hấp thụ hơn không.

Xingmao cho biết: “Như bạn có thể tưởng tượng, nếu chúng ta phải kiểm tra sự hiện diện của từng hạt nano đối với mọi loài thực vật, thì đó là một số lượng lớn các thí nghiệm, rất tốn thời gian và tốn kém. Để cho bạn một ý tưởng, chỉ riêng các hạt nano bạc có thể có hàng trăm kích thước, hình dạng và lớp phủ bề mặt khác nhau, và do đó, việc thử nghiệm từng hạt một, thậm chí đối với một loài thực vật là không thực tế”.

Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đã chọn hai thuật toán học khác nhau, một mạng nơ-ron nhân tạo và lập trình biểu hiện gien. Đầu tiên, họ tạo các thuật toán này trên cơ sở dữ liệu được tạo ra từ nghiên cứu trước đây về các hạt nano kim loại khác nhau và các loại thực vật cụ thể mà họ tích lũy được. Đặc biệt, cơ sở dữ liệu của họ chứa kích thước, hình dạng và các đặc điểm khác của các hạt nano khác nhau, cùng với thông tin về mức độ hấp thụ của các hạt này từ đất hoặc nước giàu dinh dưỡng vào cơ thể thực vật.

Sau khi thiết lập, các thuật toán học của họ có thể dự đoán chính xác khả năng tích tụ của một hạt nano kim loại nhất định trong một loài thực vật. Ngoài ra, các thuật toán của họ tiết lộ rằng khi cây trồng trong dung dịch thủy canh hoặc giàu dinh dưỡng, cấu tạo hóa học của hạt nano kim loại sẽ xác định xu hướng tích tụ trong rễ và chồi. Nhưng nếu cây được trồng trong đất, hàm lượng chất hữu cơ và đất sét trong đất là chìa khóa để hấp thụ các hạt nano.

Ông Xingmao nói rằng mặc dù các thuật toán học có thể đưa ra dự đoán cho hầu hết các loại cây lương thực và thực vật trên cạn, nhưng chúng có thể vẫn chưa chính xác đối với thực vật thủy sinh. Ông cũng lưu ý rằng bước tiếp theo trong nghiên cứu của mình là nghiên cứu xem liệu các thuật toán này có thể dự đoán sự hấp thụ hạt nano từ lá hơn là qua rễ hay không.

Ma cho biết: “Điều khá dễ hiểu là mọi người lo ngại về sự hiện diện của các hạt nano trong trái cây, rau và ngũ cốc. Nhưng thay vì không sử dụng công nghệ nano hoàn toàn, chúng tôi muốn người nông dân gặt hái được nhiều lợi ích do công nghệ này mang lại nhưng tránh được những mối lo ngại về an toàn thực phẩm tiềm ẩn”.