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甲醇中毒可通過 “呼氣檢測(cè)儀” 傳感器輕松檢測(cè)
來源:美國化學(xué)學(xué)會(huì) 發(fā)表于 2025/6/19

這種使用 3D 打印導(dǎo)電油墨制成的氣體傳感器,可幫助快速輕松地診斷甲醇中毒。圖片來源:卡姆魯爾・哈桑


呼氣檢測(cè)儀是常用工具,用于測(cè)量人體呼氣中的乙醇含量,該含量與血液酒精濃度相關(guān)。然而,被甲醇(有時(shí)稱為木醇)污染的酒精飲料難以識(shí)別,且攝入后具有毒性。


美國化學(xué)學(xué)會(huì)《ACS 傳感器》期刊的研究顯示,研究人員已開發(fā)出一種原型傳感器,可快速輕松地檢測(cè)呼氣中的微量甲醇 —— 這是邁向開發(fā) “甲醇呼氣檢測(cè)儀” 以高效診斷中毒的重要一步。


盡管甲醇和乙醇結(jié)構(gòu)相似,但攝入后對(duì)人體的影響截然不同。乙醇使葡萄酒、啤酒和烈酒成為酒精飲料,并會(huì)導(dǎo)致惡心、頭暈和暫時(shí)性神經(jīng)損傷等生理反應(yīng)。


然而,即使攝入少量甲醇也可能導(dǎo)致失明、抽搐甚至死亡。甲醇是一種廉價(jià)的工業(yè)溶劑,有時(shí)會(huì)被添加到酒精飲料中以降低成本,這種做法在非法釀酒盛行時(shí)尤為常見。但在 2025 年,這種行為仍會(huì)導(dǎo)致甲醇中毒和死亡事件。


診斷甲醇中毒通常需要分析患者的血液樣本,這可能成本高昂且過程復(fù)雜 —— 尤其考慮到受污染的酒精主要出現(xiàn)在低收入國家。因此,研究人員杜桑・洛希奇及其同事希望開發(fā)一種可靠且易用的甲醇呼氣檢測(cè)傳感器。


研究人員配制了一種特殊的導(dǎo)電油墨,將鋯基金屬有機(jī)框架(MOF)與石墨烯結(jié)合,然后通過 3D 打印將油墨沉積在陶瓷上,制成傳感器。一臺(tái)機(jī)器通過將干燥空氣與含甲醇的潮濕空氣混合來模擬人工呼氣,并將模擬呼氣吹入裝有傳感器的腔室。該原型傳感器可檢測(cè)低至 50 億分之一濃度的甲醇(低于甲醇中毒時(shí)呼氣中的濃度),并在多次重復(fù)傳感循環(huán)后仍保持穩(wěn)定性和性能。


起初,該傳感器在類似呼氣的環(huán)境中難以區(qū)分甲醇和乙醇。因此,團(tuán)隊(duì)利用統(tǒng)計(jì)分析和訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來辨別氣體。這些人工智能工具使傳感器能夠檢測(cè)十億分之一濃度的甲醇和百萬分之一濃度的乙醇。


這項(xiàng)工作展示了使用石墨烯和該 MOF 檢測(cè)空氣中甲醇的第一步。研究人員表示,在簡易救命的甲醇呼氣檢測(cè)設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)之前,還需要進(jìn)一步開發(fā)以在呼出氣體的高濕度環(huán)境中區(qū)分甲醇和乙醇。


更多信息:《機(jī)器學(xué)習(xí)增強(qiáng)化學(xué)電阻傳感器用于超靈敏檢測(cè)酒精飲料中的甲醇摻假》,《ACS 傳感器》(2025)。DOI: 10.1021/acssensors.4c03281。鏈接:pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssensors.4c03281


期刊信息:《ACS 傳感器》


來源:美國化學(xué)學(xué)會(huì)


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