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使用可穿戴式传感器进行快速,可靠的现场药物检测
来源:赛斯维传感器网 发表于 2021/3/15

使用附着在人体皮肤上的光学传感器进行实时药物检测。图片来源:韩国材料科学研究所(kims)


韩国的研究人员已成功开发出一种可穿戴传感器,该传感器可通过使用纳米材料技术将毒品的光学信号放大为一种柔软的,可穿戴的材料,从而检测出汗液中的非法药物。该研究小组由何相贞博士领导,是韩国材料科学研究所(kims)的一部分,韩国材料科学研究所是科学和信息通信技术部下属的政府资助的研究机构。


该技术可实现快速,高度灵敏的药物检测:将汗斑贴附在皮肤上一定时间后,再用光照射进行测试。仅需一分钟,而无需其他过程。


传统的药物检测过程需要一种复杂的方法,该方法要从包括头发,血液和尿液在内的生物样本中提取可疑的药物成分,然后通过气相色谱或液相色谱-质谱法(gc / ms或lc / ms)分析药物。它需要更长的测试时间,并且需要较大的空间来容纳仪器和熟练的技术人员。尽管快速试剂盒可以检测尿液中的药物,但它们只能在一次测试中检测到单个成分,并且灵敏度较低。


对于运动员,进行反兴奋剂测试以检测血液和尿液中的违禁物质。由于担心运动成绩下降,通常应避免进行血液测试,而尿液测试可能会侵犯人权,因为测试人员必须观察运动员的排尿情况。对于大型体育赛事,例如奥运会,很难测试所有参与者。


研究人员专注于汗水,汗水不是侵入性的,相对没有人权问题。但是,即使汗液中含有多种药物,汗液中也只会排放少量物质,因此必须开发一种高度灵敏的传感器技术以更好地进行检测。

研究人员附上了开发的可穿戴传感器。图片来源:韩国材料科学研究所(kims)


该团队的高灵敏度感应利用了表面增强拉曼散射技术,能够将化学物质的拉曼信号增强10十倍甚至更多倍。由于拉曼散射信号包括分子的特定信号,因此无论排出哪种药物,都可以进行直观的物质识别。


研究人员关注茧蛋白(cocoon protein),一种可穿戴的柔性材料,用于开发可穿戴的光学传感器。从蚕茧中提取一种丝素蛋白溶液(一种天然蛋白)制成160纳米(nm)厚的膜。该膜涂有250纳米(nm)厚的银纳米线,然后转移到可以贴在皮肤上的医用贴剂上。


一旦补片吸收的汗,在药物物质汗水渗入可穿戴式传感器并到达银纳米线。通过在贴片上照射拉曼激光,无需移除传感器即可实时检测药物。


这项技术可以帮助解决社会问题,例如与名人有关的药物分配和滥用,俱乐部中的药物交易以及运动员服用的违禁药物。由于每片的生产成本低于50美分,因此可以将其用于反兴奋剂计划,作为大型运动项目(如奥运会)的完整枚举调查。


研究部门负责人何相政博士说:“从最近与毒品有关的犯罪中可以看出,韩国不再是一个无毒品的国家。发达的技术将克服在识别毒品和禁止使用毒品方面的技术局限性。能够进行药物检测而不会造成侵害性和道德问题。”


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