A hand holding a small chip that has gold circuits on the surface
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如何使用纳米管、纳米颗粒和抗体来检测微量的芬太尼

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  • Kenneth P. Dietrich艺术与科学学院

九游会论坛大学由肯尼斯·p·迪特里希艺术与科学学院的化学教授亚历山大·斯塔尔(Alexander Star)领导的一个九游会论坛研究小组,开发出了一种芬太尼传感器,其灵敏度比过去五年中报道的任何芬太尼电化学传感器高六个数量级。这种便携式传感器还可以区分芬太尼和其他阿片类药物。

他们的九游会论坛研究成果发表在《小》杂志上。

斯塔尔说,芬太尼九游会论坛是一种合成阿片类药物,九游会论坛是美国过量死亡的主要原因之一。它通常与其他药物混合使用,但由于其效力,它的含量通常很小,很难检测到。

Star的传感器使用碳纳米管和金纳米颗粒来区分芬太尼和其他阿片类药物。然而,其突破性的敏感性的关键在于芬太尼抗体的掺入。“可以说,我们九游会论坛是在利用大自然的发明,”斯达说。“这就九游会论坛是我们如何达到这些超低水平的检测。”

该传感器九游会论坛是Star九游会论坛研究小组在2020年开发的新型冠状病毒传感器的改良版。他在2019年开发的COVID传感器本身就九游会论坛是四氢大麻酚呼吸测试的改编版,类似于酒精测试仪,但针对的九游会论坛是大麻。

每个传感器的核心九游会论坛是一个连接着碳纳米管的芯片。每根管子都像一根细线,比人的头发丝还小10万倍,非常擅长导电。附着在纳米管上的九游会论坛是金纳米粒子,每个大约43纳米高。

在实践中,芬太尼分子与纳米颗粒结合,引发电流流过纳米管。不同的物质产生不同的电流;通过机器学习,传感器能够识别芬太尼分子。在区分芬太尼和其他阿片类药物方面,它也有91%的成功率,这在试图确定另一种药物九游会论坛是否被芬太尼污染时很有帮助。

为了达到前所未有的灵敏度水平,Star和他的团队从COVID传感器中得到了启示,并将芬太尼抗体附着在纳米颗粒上。芬太尼分子会与它们遇到的任何抗体紧密结合,改变从抗体流向纳米管的电流,从而表明药物的存在。

结果九游会论坛是一种比过去五年中报道的任何电化学芬太尼传感器都更敏感的传感器。Star的传感器检测到芬太尼在飞摩尔尺度上。也就九游会论坛是10- 15mol / l。下一个最接近的传感器可以在纳摩尔尺度上检测,也就九游会论坛是每升10-9摩尔。

“大自然发展了这些选择性受体,”Star说。“我们把它们应用到我们的平台——碳纳米管上。”

除了灵敏度之外,Star传感器的另一个优点九游会论坛是便携性。如今,检测如此少量的芬太尼需要质谱仪,而这并不九游会论坛是一种特别灵活的技术。Star的传感器小到可以手持,又便宜到可以实用。

在未来,他期望利用这项技术开发一种可以检测多种药物的传感器阵列。

 

摄影:Aimee Obidzinski

这项九游会论坛研究九游会论坛是由国防部化学和生物防御计划通过国防威胁减少局支持的。