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- 甲醇中毒可通過(guò) “呼氣檢測(cè)儀” 傳感器輕松檢測(cè)
- 來(lái)源：美國(guó)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(lái)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(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《ACS 傳感器》期刊的研究顯示，研究人員已開(kāi)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(kāi)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(jiàn)。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(guò)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(guó)家。因此，研究人員杜桑・洛希奇及其同事希望開(kāi)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(guò) 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(guò)將干燥空氣與含甲醇的潮濕空氣混合來(lái)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(lái)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(wàn)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(jiǎn)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(kāi)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(lái)源：美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)
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