据估计,人类的鼻子能够通过数百个嗅觉感受器识别多达一万亿种不同的气味。然而,即使是微量的神经毒剂气味,快速嗅闻也可能致命。研究人员在ACS传感器上报告称,他们利用人类嗅觉受体开发了一种灵敏且选择性强的神经毒气传感器,该传感器在模拟测试中能够可靠地检测到致命沙林毒气的替代品。
神经毒气通常极其强烈,因此需要高度灵敏的传感器以快速准确地探测。提高灵敏度的一种方法是将人类嗅觉感受器与还原氧化石墨烯等纳米材料结合,制造出“生物电子鼻”。然而,由于这些神经毒气在实验室环境中依然非常危险,许多科学家选择使用更安全的替代分子。
在沙林或索曼神经毒剂的情况下,甲基膦酸二甲酯(DMMP)是常用的替代品。之前,受体蛋白hOR2T7被用于检测DMMP,但仅在替代品以液体形式存在时有效。因此,Tai Hyun Park、Jyongsik Jang及其同事们希望设计一个含有hOR2T7受体的纳米圆盘,以便对气体形式的DMMP具有高度灵敏和选择性的检测能力。
为制造纳米圆盘,研究人员将hOR2T7与膜支架蛋白及其他脂质结合。hOR2T7被挤压在支架内,几乎像一个充气的内胎,使支架保持直立,便于与DMMP结合。随后,磁盘被粘附在传感器的还原氧化石墨烯层上,该层用镍原子装饰,以帮助固定磁盘的位置。即使在形状或气味相似的化合物中,传感器也仅能检测到DMMP,并且灵敏度足以检测到低至十亿分之0.037的浓度。
该团队还证明,该设备适用于真实世界的场景,如烟雾环境和重复测试。尽管仍需进一步实验,但研究人员表示,这项工作表明,人类嗅觉受体是高灵敏度和选择性气体传感器的重要组成部分。
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