211service.com
Modrá je pro biologické nebezpečí
Chemický senzor, který mění barvu v přítomnosti toxinů, může jednoho dne zachránit životy na bitevním poli a v nebezpečných průmyslových odvětvích, hlásí výzkumníci ve vydání ze 17. Věda časopis.
Senzor vyvinutý na University of Wisconsin využívá tekuté krystaly k detekci kontaminantů životního prostředí.
Je to přímá vizuální indikace a nevyžaduje žádnou elektrickou energii, řekl Nicholas Abbott, hlavní výzkumník studie, technologyreview.com. Je dostatečně jednoduchý na to, aby mohl najít využití při osobním monitorování.
Dostaňte se do Groove
Abbottovo zařízení se skládá ze tří komponent: spodní vrstva zlata se vzorem nanoměřítek drážek, receptorové molekuly zapuštěné v této vrstvě a vrchní vrstva tekutých krystalů připojených k receptorům volnou vodíkovou vazbou. Tato vazba řídí orientaci tekutých krystalů, která určuje jejich vzhled pro lidské oko.
Když senzor narazí na cílovou sloučeninu (například toxický plyn), tato sloučenina vytvoří silnou vazbu s molekulami receptoru a přeruší slabé vodíkové vazby tekutých krystalů. Náhle volné tekuté krystaly se orientují podél drážek ve zlaté vrstvě, což mění vzhled snímače. Když cílová sloučenina již není přítomna, tekuté krystaly se znovu připojí k receptorům a vzhled senzoru se vrátí do normálu.
Ve svém experimentu Abbott a jeho kolegové použili skupiny karboxylových kyselin pro receptory. Kyselé skupiny vytvořily slabou vazbu s vrstvou tekutých krystalů, ale silnou vazbu s jedovatou cílovou sloučeninou, hexylaminem.
Tento přístup, nazývaný kompetitivní vazba, pomáhá zařízení vyhnout se falešným poplachům. Senzor odlišil cílovou sloučeninu od alkoholu, hexanů, vodní páry a dalších chemikálií. Některé experimentální detektory, říká Abbott, mají obzvláště těžké rozeznat své cíle od vody, což je nedostatek, který je omezuje na laboratoř.
Systém Abbott je velmi vzrušující práce pro detekci toxinů v plynné fázi, říká Jerome Workman Jr., vedoucí výzkumný pracovník ve společnosti Kimberly-Clark a odborník na analytická zařízení.
Rychle, levně a pod kontrolou
Dnes je nejběžnějším polním nástrojem pro detekci environmentálních toxinů přenosný plynový chromatograf, který stojí tisíce dolarů a váží více než 50 liber, ačkoli zařízení, která detekují pouze jednu nebo dvě sloučeniny, mohou vážit pouhých deset nebo patnáct liber, říká Eric. Anderson of Buck Scientific, výrobce analytických přístrojů.
Abbott říká, že jeho detektor je nejen levnější na výrobu, ale je přenosnější a snáze se používá: člověk by mohl nosit zařízení jako odznak měnící barvu, podobný těm, které měří vystavení záření. Odznak by mohl obsahovat receptory pro mnoho různých sloučenin, uspořádaných v poli nebo ve vzorcích. Vzor, který se vyvine, může být písmeno nebo slovo, takže by mu mohl rozumět i netechnický člověk, říká Abbott.
Přestože zařízení v současnosti detekuje pouze plynné sloučeniny, Abbott doufá, že vyvine verzi, která bude pracovat s kapalinami. Pracuje také na vývoji detektorů tekutých krystalů pro komplikované biologické cíle, včetně virů a bakterií, a hlásí jistý úspěch již při detekci vazby na proteiny.
Toto je skutečný hraniční problém, který zjišťuje environmentální kontaminanty všech typů, říká Bruce Rittman, profesor environmentálního inženýrství na Northwestern University. Rychlé získávání informací je nyní slabým článkem; některé z toho trvají opravdu dlouho. Pokud to dokážete, je to fantastický přínos.