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美研發芬太尼探測器 靈敏且方便攜帶

芬太尼的快速檢測產品。示意圖。(Yuri Cortez / AFP)
芬太尼的快速檢測產品。示意圖。(Yuri Cortez / AFP)

【記者吳瑞昌/編譯】「芬太尼」在美國泛濫成災,這種毒品只需極少的劑量就能讓人致死。對此,美國的大學研發了一種極其靈敏且方便攜帶的芬太尼探測器,可有效探測出芬太尼和其他鴉片類毒品。

芬太尼是鴉片類毒品中最氾濫的,它不僅容易取得,且毒性強大,只需要極少的劑量就足以讓人休克或死亡,嚴重威脅美國乃至世界人類的生命安全,引發許多國家的公共衛生危機。

芬太尼在美國的氾濫與中共有關,主要原因是中共利用其國家力量為掩護,並給予補貼,將大量芬太尼的原料、成品運往墨西哥,並透過郵件包裹將芬太尼運送至美國,對美國發動毒品戰和超限戰,意圖使更多美國人死於毒品。

因此,美國急需一種能從其他藥物中快速且準確檢測出微量芬太尼的技術,因為芬太尼經常被混入其他藥物或糖衣藥丸中,需要透過許多機器和複雜的程序才能檢測出芬太尼。

此前的技術利用「表面增顯拉曼散射」(SERS)放大芬太尼分子訊號,但該技術不適合快速篩選大量化學藥品。

為了解決這個問題,美國匹茲堡大學科學學院的教授與學生利用奈米碳管的「場效電晶體」(FET)開發出全新的芬太尼探測器,可以檢測和區分芬太尼和其他鴉片類藥物,其靈敏程度比過去5年出現感測器高出六個數量級,即達到飛克(fg,10的負15次方克)。

這種探測器不僅解決了過去檢測慢和無法大量檢測的缺點,還具有隨身攜帶的優點。這項研究成果在今年4月底發表在科學期刊《小》(Small)上。

新探測器準確率91.2%

這款新型芬太尼探測器的開發,建立在2020年開發的COVID-19(新冠肺炎、中共肺炎)探測器的基礎上。它由大量直徑1.7奈米(nm)的單壁奈米碳管(SWCNT)組成,上面附著大量奈米金(AuNP)粒子,奈米碳管優良的導電能力成為場效電晶體探測器的電線和感應器。

實驗人員透過場效電晶體感測器,收集大量奈米金捕捉芬太尼和鴉片類藥物的檢測數據,並回傳至電腦使其學習和記憶,以達到有效辨別藥物的能力,驗證準確率達到91.2%,偵測極限濃度達到每毫升10.8飛克的芬太尼。

該檢測器的原理並不複雜,主要是芬太尼分子和其他鴉片類毒品與奈米金粒子結合或碰撞時,會讓奈米碳管產生不同大小的電流,從而讓場效電晶體發出毒品存在的訊號。

奈米碳管之所以會產生大小不同的電流,主要歸功於鴉片類毒品與奈米金之間的獨特相互作用模式。因為芬太尼、可待因、氫可酮和嗎啡分子對於奈米金的吸附特性皆不同,這對於確定某種藥物中是否混入芬太尼很有幫助。

善用大自然的發明

匹茲堡大學科學學院化學教授斯塔(Alexander Star)對該校的新聞室表示,「可以說我們正在利用大自然的發明,讓我們的探測器偵測超低濃度的芬太尼。因為大自然創造了芬太尼的選擇性受體,我們能夠利用奈米碳管平台,使其變成可以偵測芬太尼的靈敏感測器。」

該團隊表示,他們將結合特定的奈米碳管和非特定的場效電晶體感測器,再加上機器學習支援的數據分析,開發出可以檢測多種不同非法毒品的感測器陣列,以幫助政府和更多的人免於外來毒品的侵害。這項研究獲得美國國防威脅降低局的支持。◇