Nghiên cứu khoa học vì cộng đồng: Giải bài toán nhiễm khuẩn và ô nhiễm nguồn nước

Băn khoăn trước những vấn đề thời sự như ô nhiễm nguồn nước, nhiễm khuẩn bệnh viện…, hai nhóm học sinh lớp 12 Trường THPT Gia Định (Q.Bình Thạnh, TP.HCM) đã nghiên cứu, tìm ra hướng giải quyết các vấn đề cấp thiết trên.

Trong vai những nhà khoa học trẻ, bằng sự hiểu biết, niềm đam mê và khát vọng, các em đã nghiên cứu theo cách của riêng mình.

Tiêu diệt vi khuẩn bệnh từ… lá cây dại

Hoàng Văn Minh và Lê Quỳnh Minh Ngân đang định tính các thành phần hóa học chính trong lá cây tại phòng thí nghiệm

Nhiễm trùng bệnh viện là những nhiễm khuẩn phát triển trong quá trình người bệnh điều trị, lưu trú tại bệnh viện. Ở Việt Nam, vấn đề này đang là bài toán nan giải tại các bệnh viện và là nỗi ám ảnh của những người phải vào đây điều trị, lưu trú. “Nhiễm trùng bệnh viện sẽ làm cho tình trạng bệnh của bệnh nhân thêm nặng. Cực kỳ nguy hiểm bởi có thể cướp đi sinh mạng con người, nhưng thực tế chưa hề có một loại kháng sinh mới nào có thể tiêu diệt những tác nhân đó”, từ thực tế này Hoàng Văn Minh (học lớp 12CH) và cô bạn cùng lớp Lê Quỳnh Minh Ngân đã bắt tay nghiên cứu với mong muốn “sẽ tìm ra lời giải cho bài toán nhiễm trùng bệnh viện”.

Trong quá trình tìm hiểu, Minh và Ngân nhận thấy nhiễm trùng bệnh viện đến từ rất nhiều nguyên nhân nhưng tác nhân chủ yếu là nhóm vi khuẩn ESKAPE với 6 chủng vi khuẩn khác nhau. Đồng thời, khi đọc các tài liệu, Minh và Ngân cũng thấy được lá neem và lá xoan với những đặc tính chữa bệnh là 2 loại thảo dược có tiềm năng trong nghiên cứu của nhóm; đặc biệt, 2 lá cây này có nhiều trong tự nhiên tại Việt Nam, thậm chí có những vùng còn được coi là cây… dại. “Không đắn đo, Minh và Ngân quyết định lựa chọn hướng nghiên cứu từ lá neem và lá xoan với đề tài Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của dược liệu lá neem và lá xoan, định hướng tạo sản phẩm tiêu diệt vi khuẩn kháng kháng sinh, hỗ trợ điều trị bệnh nhân nhiễm trùng bệnh viện”, Minh chia sẻ.

Ngay khi hướng nghiên cứu được đưa ra, Ngân lập tức lên xe về quê ngoại ở Bến Tre để lấy nguồn nguyên liệu lá neem và lá xoan. Trong quá trình nghiên cứu, những chuyến xe như thế này với Ngân cứ nối dài như… đi học, mỗi lần về quê lên là Ngân lại khệ nệ vác cả bao lá. “Hành trình đó kéo dài trong khoảng 6 tháng. Nhiều lúc cũng mệt lắm nhưng em lại nghĩ đó cũng là điều may mắn khi quê ngoại có nguồn lá này nhiều. Biết đâu đấy, nếu nghiên cứu thành công được đưa vào thực tế, nguồn cây dại này lại trở thành một phần thu nhập cho bà con nghèo…”, Ngân bộc bạch.

Bằng sự chân thành cùng với tính thiết thực của đề tài, Minh và Ngân đã nhận được sự ủng hộ của lãnh đạo Trường ĐH Khoa học Tự nhiên TP.HCM khi tạo điều kiện cho sử dụng phòng thí nghiệm của trường. Suốt quá trình nghiên cứu, Minh và Ngân gần như có mặt “không thiếu ngày nào” tại phòng thí nghiệm để chiết xuất lá và thử hoạt tính sinh học, “đến mức trường trao luôn chìa khóa phòng thí nghiệm cho hai đứa giữ”, đôi bạn nhớ lại.

Sáu tháng nghiên cứu, chiết xuất, thử hoạt tính, kết quả thực nghiệm của Minh và Ngân rất khả quan. “Hoạt tính trong cả 2 loại lá này có khả năng kháng sinh trên 6 chủng vi khuẩn. Đặc biệt có độ bền cao, khi ở điều kiện nhiệt độ, pH thay đổi thì hoạt tính của dược liệu vẫn bền vững”, đôi bạn hào hứng cho biết. Từ kết quả trên, Minh và Ngân cho rằng ngành dược hoàn toàn có thể tạo ra những sản phẩm thực tế dạng thuốc tiêm, viên nang để điều trị những căn bệnh nhiễm trùng bệnh viện. Tuy nhiên, cần phải có thêm những nghiên cứu về tác dụng phụ của hoạt tính trên tế bào. “Trên thực tế đã từng có nghiên cứu có chung mục đích với đề tài của chúng em. Nhưng kết quả chỉ có tính ức chế trên 1 chủng vi khuẩn thay vì 6 chủng vi khuẩn như nghiên cứu của nhóm”, Minh cho hay. Theo Minh, sắp tới nhóm sẽ vẫn tiếp tục theo đuổi đề tài, mở rộng khảo sát phổ kháng khuẩn trên các chủng vi khuẩn khác. “Chúng em chỉ mong có thể đi được đến cùng nghiên cứu, vận dụng những hiểu biết của mình để mở ra hướng giải quyết trước nỗi ám ảnh mang tên nhiễm trùng bệnh viện. Theo đuổi đề tài, vừa học vừa nghiên cứu, có nhiều lúc “mệt bở hơi tai”, thậm chí là kiệt sức, nhưng với cả hai, ước mong được góp sức trẻ cho xã hội, cho cộng đồng luôn là động lực để phấn đấu”, đôi bạn bày tỏ.

Xử lý nước thải sinh hoạt từ… ánh sáng mặt trời

Nguyễn Anh Đăng Khoa và Lê Nguyễn Hoàng Trinh đang lọc nước thải trong phòng thí nghiệm

Sinh sống tại những nơi được coi là “vùng trũng” của ô nhiễm nước thải sinh hoạt, Nguyễn Anh Đăng Khoa (học lớp 12CH) và Lê Nguyễn Hoàng Trinh (học lớp 12D1) luôn cảm thấy bứt rứt trước những con kênh, rạch nước đen ngòm, bốc mùi quanh năm ở khu vực chợ Cầu (Q.Gò Vấp) và Văn Thánh (Q.Bình Thạnh). Trong những cuộc trò chuyện, câu chuyện mà Khoa và Trinh trăn trở nhất là làm thế nào để giải quyết được nạn ô nhiễm này một cách tự nhiên và đơn giản nhất. “Theo các nguồn tài liệu thì có đến 95% nước thải sinh hoạt được đổ trực tiếp ra kênh, rạch. Bởi vậy, muốn xử lý ô nhiễm nguồn nước, trước tiên cần phải xử lý nước thải sinh hoạt tại mỗi gia đình”, đôi bạn thống nhất.

Sau khi phân tích, tìm hiểu, hướng nghiên cứu được Khoa và Trinh theo đuổi mang tên “Tổng hợp biến tính xúc tác quang hóa ZnO, ZnFe2O4 bằng phương pháp tẩm, sốc nhiệt với flo và nitơ định hướng trong xử lý nước thải sinh hoạt”. Vậy là, nguyên một mùa hè năm lớp 11, Khoa dành hết thời gian lên Thư viện Khoa học tổng hợp TP.HCM tìm đọc các nguồn tài liệu về xử lý nước thải bằng phương pháp ôxy hóa. Còn Trinh, với lợi thế học chuyên Anh, được giao nhiệm vụ lên mạng tìm đọc các nguồn tài liệu nước ngoài liên quan đến phương pháp này. “Trên thế giới và cả Việt Nam, phương pháp ôxy hóa hiện chỉ được sử dụng để tẩy màu trong nước thải dệt nhuộm. Tuy nhiên, phương pháp ôxy hóa khi dùng xúc tác quang hóa cho phép tận dụng được nguồn bức xạ tự nhiên từ ánh nắng mặt trời, vừa xử lý được nước thải vừa dễ dàng thực hiện, đạt hiệu suất cao mà chi phí lại rẻ. Đặc biệt, với phương pháp này, khi được biến tính bằng nitơ và flo thì hoạt tính xúc tác tăng lên rất nhiều lần”, đôi bạn phân tích.

Để thực hiện nghiên cứu, Trinh được giao nhiệm vụ lấy nước thải mang lên trường. “Mỗi lần lấy mười mấy lít nước, em phải nhờ ba chở lên trường. Hiện tại, ở trường vẫn còn nhiều bình nước thải đang chờ lắng cặn”, Trinh kể. Và em cũng đùa rằng “với nghiên cứu này mình đã chở cả tạ nước thải… về trường”.

Có thể áp dụng được trong cuộc sống

Cô Nguyễn Ngọc Khánh Vân (Phó Hiệu trưởng Trường THPT Gia Định) trao đổi: Cái hay của hai đề tài là các em đã biết vận dụng những kiến thức đã học, chủ động nâng cao kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn một cách rất nhẹ nhàng, thực tế. Không quá xa vời hay cao siêu nhưng cả hai đề tài đã mở ra các hướng giải quyết có thể áp dụng được trong cuộc sống. Đặc biệt, hướng nghiên cứu mang tính cộng đồng về ô nhiễm nguồn nước, về y khoa chứng tỏ các em đã phải suy nghĩ, băn khoăn nhiều lắm trước các vấn đề nóng của xã hội. Học sinh học giỏi thì nhiều lắm nhưng để “có vấn đề băn khoăn” thì không phải em nào cũng làm được.

Còn Khoa, với ưu thế là Chủ nhiệm CLB Hóa học của trường, em đảm nhận nhiệm vụ phân tích các mẫu cặn nước thải ở phòng thí nghiệm. “Chúng em phải làm đơn mượn phòng thí nghiệm của Trường ĐH Khoa học Tự nhiên TP.HCM. Ban đầu cũng nan giải lắm, xong về sau lại hết sức thuận lợi. Đến mức cả quá trình nghiên cứu, phòng thí nghiệm trở thành lớp học thứ hai sau mỗi giờ tan học”, Khoa nhớ lại.

Cũng theo Khoa, để có kết quả phân tích khách quan nhất, mỗi mẫu cặn nước thải, em phải khảo sát rất nhiều lần. Nước thải được khảo sát trên 2 loại bức xạ trong ánh nắng mặt trời là bức xạ tia UV và bức xạ tia VIS. Kết quả cho thấy với tia UV thì xúc tác hoạt động mạnh hơn, thời gian xử lý nước thải ngắn hơn. Bên cạnh đó, sau khi xử lý, các chất xúc tác nitơ và flo hoàn toàn có thể thu hồi lại được thông qua chất ZnFe2O4.

Theo Khoa và Trinh, đề tài là một hướng xử lý nước thải sinh hoạt ngay dưới ánh sáng mặt trời bằng phương pháp hóa học. Hơn nữa, những chất xúc tác trong quá trình xử lý lại dễ mua và thân thiện môi trường. “Với nghiên cứu này, chúng em sẽ tiếp tục theo đuổi trong thời gian tới để làm sao có thể đưa vào thực tế. Hiện tại ngay trong gia đình, cả hai đã hướng dẫn ba mẹ dùng để xử lý nước thải hàng ngày”, đôi bạn cho biết.

Đỗ Yến Hoa