得克萨斯大学达拉斯分校的研究人员首次研制出一种手持式电化学传感器，可在几秒钟内准确检测出尿液中的芬太尼。这项概念验证技术可以利用一个小型便携式装置检测出即使是痕量的芬太尼，准确率也能达到 98%，而无需进行昂贵而耗时的实验室分析。美国化学学会《应用材料与界面》杂志最近发表了一项展示该设备的研究。
埃里克-琼森工程与计算机科学学院生物工程系教授兼系主任沙利尼-普拉萨德博士说，该原型可用于通过尿液分析检测芬太尼，是检测唾液中药物的先驱。该技术还可用于检测物质中是否含有芬太尼，方法是将样品与水混合，然后将液体滴在传感器上。
UT达拉斯分校生物工程研究人员 Ivneet Banga PhD'23 和 Anirban Paul 博士展示了他们团队开发的传感器如何检测芬太尼。研究人员将液体直接滴在传感器平台上，该平台与笔记本电脑相连，可在几秒钟内提供检测结果。图片来源：德克萨斯大学达拉斯分校
该研究的通讯作者、系统生物学科学系塞西尔-H.和艾达-格林教授普拉萨德说："现在迫切需要一种易于使用、便携式的微型设备，这种设备可以高特异性地检测芬太尼，并立即将结果共享到联网设备上。我们的研究证明了在几秒钟内检测芬太尼的高精度传感器的可行性。"
日益严重的芬太尼危机
据美国疾病控制和预防中心介绍，芬太尼是一种合成阿片类药物，其药效比海洛因强 50 倍，比吗啡强 100 倍。非法制造的芬太尼通常与其他药物混合，只要2毫克（相当于10到15粒食盐）就能致命。美国每天有 150 多人死于芬太尼等合成阿片类药物过量。
研究发现，芬太尼可在尿液中检测长达 72 小时。UT达拉斯分校的研究人员正在努力推进从毛发中检测芬太尼的技术。他们的最终目标是开发出一种检测唾液中芬太尼的检验方法。普拉萨德说，唾液检测可以帮助急救人员为吸毒过量者做出治疗决定。
创新的传感器设计和测试
该装置包含一个电化学传感器，可根据化学反应产生电信号。然而，开发检测芬太尼的传感器是一项挑战，因为这种合成阿片类药物是一种非挥发性化合物，这意味着它不会产生电化学信号。
左起Sriram Muthukumar 博士、Anirban Paul 博士、Shalini Prasad 博士和 Ivneet Banga PhD'23 开发出这种传感器
为了用电化学传感器捕获芬太尼，研究人员使用了一种类似捕鼠器的分子网状结构。捕鼠器由包括金纳米粒子在内的多种物质组成，对于这个装置上的"奶酪"，研究人员不得不发挥创意。
合作与未来应用
该论文的第一作者、生物工程研究员阿尼尔班-保罗（Anirban Paul）博士利用逆向工程找到了解决方案。保罗从印度来到这里与普拉萨德一起工作，他决定尝试使用纳洛酮，这是一种可以逆转阿片类药物过量的救命药物。研究人员进行了计算测试，以了解这些化合物如何相互作用，从而确定如何使用纳洛酮像磁铁一样吸引芬太尼。
"纳洛酮用于降低芬太尼的效力，"保罗说。"我的想法是用纳洛酮来捕捉芬太尼，就像奶酪诱捕老鼠一样"。
研究人员对实验室中添加了低、中、高浓度芬太尼的尿液进行了检测。尿液滴在试纸上。如果尿液中含有芬太尼，纳洛酮就会与之发生作用并产生信号。该装置在加标尿样中检测到的芬太尼含量高达百万分之 100。
研究报告的作者Ivneet Banga博士是生物工程专业的研究项目经理，帮助规划实验和合成材料。去年，作为一名博士生，Banga凭借一款能在几秒钟内检测出包括COVID-19在内的呼吸道疾病的手持式呼气分析仪，获得了二级百特青年研究员奖，她希望芬太尼传感器能帮助预防过量用药导致的死亡。
普拉萨德和她的团队开发了多种电化学传感器，包括检测汗液中感染生物标志物（如 COVID-19）以及炎症性肠病发作生物标志物的技术。去年，他们开发了一种测试方法，可以测量唾液中大麻的主要活性成分四氢大麻酚，准确率高达 94%。
编译来源：ScitechDaily