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使用可穿戴式傳感器進(jìn)行快速,可靠的現(xiàn)場(chǎng)藥物檢測(cè)
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2021/3/15

使用附著在人體皮膚上的光學(xué)傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)藥物檢測(cè)。圖片來源:韓國(guó)材料科學(xué)研究所(KIMS)


韓國(guó)的研究人員已成功開發(fā)出一種可穿戴傳感器,該傳感器可通過使用納米材料技術(shù)將毒品的光學(xué)信號(hào)放大為一種柔軟的,可穿戴的材料,從而檢測(cè)出汗液中的非法藥物。該研究小組由何相貞博士領(lǐng)導(dǎo),是韓國(guó)材料科學(xué)研究所(KIMS)的一部分,韓國(guó)材料科學(xué)研究所是科學(xué)和信息通信技術(shù)部下屬的政府資助的研究機(jī)構(gòu)。


該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)快速,高度靈敏的藥物檢測(cè):將汗斑貼附在皮膚上一定時(shí)間后,再用光照射進(jìn)行測(cè)試。僅需一分鐘,而無需其他過程。


傳統(tǒng)的藥物檢測(cè)過程需要一種復(fù)雜的方法,該方法要從包括頭發(fā),血液和尿液在內(nèi)的生物樣本中提取可疑的藥物成分,然后通過氣相色譜或液相色譜-質(zhì)譜法(GC / MS或LC / MS)分析藥物。它需要更長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間,并且需要較大的空間來容納儀器和熟練的技術(shù)人員。盡管快速試劑盒可以檢測(cè)尿液中的藥物,但它們只能在一次測(cè)試中檢測(cè)到單個(gè)成分,并且靈敏度較低。


對(duì)于運(yùn)動(dòng)員,進(jìn)行反興奮劑測(cè)試以檢測(cè)血液和尿液中的違禁物質(zhì)。由于擔(dān)心運(yùn)動(dòng)成績(jī)下降,通常應(yīng)避免進(jìn)行血液測(cè)試,而尿液測(cè)試可能會(huì)侵犯人權(quán),因?yàn)闇y(cè)試人員必須觀察運(yùn)動(dòng)員的排尿情況。對(duì)于大型體育賽事,例如奧運(yùn)會(huì),很難測(cè)試所有參與者。


研究人員專注于汗水,汗水不是侵入性的,相對(duì)沒有人權(quán)問題。但是,即使汗液中含有多種藥物,汗液中也只會(huì)排放少量物質(zhì),因此必須開發(fā)一種高度靈敏的傳感器技術(shù)以更好地進(jìn)行檢測(cè)。

研究人員附上了開發(fā)的可穿戴傳感器。圖片來源:韓國(guó)材料科學(xué)研究所(KIMS)


該團(tuán)隊(duì)的高靈敏度感應(yīng)利用了表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù),能夠?qū)⒒瘜W(xué)物質(zhì)的拉曼信號(hào)增強(qiáng)10十倍甚至更多倍。由于拉曼散射信號(hào)包括分子的特定信號(hào),因此無論排出哪種藥物,都可以進(jìn)行直觀的物質(zhì)識(shí)別。


研究人員關(guān)注繭蛋白(cocoon protein),一種可穿戴的柔性材料,用于開發(fā)可穿戴的光學(xué)傳感器。從蠶繭中提取一種絲素蛋白溶液(一種天然蛋白)制成160納米(nm)厚的膜。該膜涂有250納米(nm)厚的銀納米線,然后轉(zhuǎn)移到可以貼在皮膚上的醫(yī)用貼劑上。


一旦補(bǔ)片吸收的汗,在藥物物質(zhì)汗水滲入可穿戴式傳感器并到達(dá)銀納米線。通過在貼片上照射拉曼激光,無需移除傳感器即可實(shí)時(shí)檢測(cè)藥物。


這項(xiàng)技術(shù)可以幫助解決社會(huì)問題,例如與名人有關(guān)的藥物分配和濫用,俱樂部中的藥物交易以及運(yùn)動(dòng)員服用的違禁藥物。由于每片的生產(chǎn)成本低于50美分,因此可以將其用于反興奮劑計(jì)劃,作為大型運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目(如奧運(yùn)會(huì))的完整枚舉調(diào)查。


研究部門負(fù)責(zé)人何相政博士說:“從最近與毒品有關(guān)的犯罪中可以看出,韓國(guó)不再是一個(gè)無毒品的國(guó)家。發(fā)達(dá)的技術(shù)將克服在識(shí)別毒品和禁止使用毒品方面的技術(shù)局限性。能夠進(jìn)行藥物檢測(cè)而不會(huì)造成侵害性和道德問題。”


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