جدید ترین حسگر های تشخیص فنتانیل

الکساندر استار نویسنده ارشد این مقاله گفت که فنتانیل یک مخدر مصنوعی و یکی از عوامل اصلی مرگ و میر ناشی از مصرف بیش از حد در ایالات متحده است که اغلب با داروهای دیگر مخلوط می شود، اما به دلیل قدرت آن، اغلب در مقادیر کمی وجود دارد که تشخیص آن دشوار است، این حسگر از نانولوله‌های کربنی و نانوذرات طلا برای تشخیص فنتانیل از سایر مواد افیونی استفاده می‌کند. با این حال، کلید حساسیت پیشگامانه آن، ترکیب آنتی بادی های فنتانیل است. استار گفت: «ما از اختراع طبیعت استفاده می کنیم. به این ترتیب ما می‌توانیم به این سطوح بسیار پایین تشخیص برسیم.»

این حسگر نسخه تغییر یافته حسگر COVID-19 است که توسط گروه تحقیقاتی الکساندر استار در سال 2020 توسعه یافته است. سنسور COVID خود اقتباسی از آزمایش تنفسی THC است  شبیه به دستگاه تنفس مصنوعی، اما برای ماری جوانا  که او در سال 2019 توسعه داد در هسته هر یک از این حسگرها یک تراشه با نانولوله های کربنی متصل شده است. هر لوله مانند یک سیم کوچک است که 100000 برابر کوچکتر از موی انسان است و در رسانایی الکتریسیته عالی است. به نانولوله ها نانوذرات طلا متصل شده اند که هر کدام حدود 43 نانومتر ارتفاع دارند.

در عمل، مولکول‌های فنتانیل به نانوذرات متصل می‌شوند و جریانی را ایجاد می‌کنند که از میان نانولوله‌ها می‌گذرد. مواد مختلف جریان های متفاوتی ایجاد کردند. با استفاده از یادگیری ماشین، حسگر قادر به شناسایی یک مولکول فنتانیل بود. همچنین در تشخیص فنتانیل از سایر مواد افیونی، 91 درصد میزان موفقیت داشت، که هنگام تلاش برای تعیین اینکه آیا داروی دیگری به فنتانیل آلوده شده است یا خیر، مفید است.

استار و تیمش برای رسیدن به سطح حساسیت بی‌سابقه‌اش، از حسگر COVID سرنخ گرفتند و آنتی‌بادی‌های فنتانیل را ترکیب کردند و آن‌ها را به نانوذرات متصل کردند. مولکول‌های فنتانیل محکم به آنتی‌بادی‌هایی که با آن‌ها برخورد می‌کنند متصل می‌شوند و جریانی را که از آنتی‌بادی‌ها به نانولوله‌ها می‌گذرد تغییر می‌دهند و وجود دارو را نشان می‌دهند.

نتیجه، حسگری بود که از هر حسگر الکتروشیمیایی فنتانیل که در پنج سال گذشته گزارش شده بود، حساس تر است. حسگرهای استارفنتانیل را در مقیاس فمتومولار تشخیص دادند. این 10-15 مول در لیتر است. نزدیک‌ترین حسگر بعدی می‌تواند در مقیاس نانومولاری که 10 تا 9 مول در لیتر است، تشخیص دهد.

استار گفت: «طبیعت این گیرنده های انتخابی را ایجاد کرد. ما آنها را روی پلتفرم خود، نانولوله‌های کربنی تطبیق دادیم.»

علاوه بر حساسیت، یکی دیگر از مزایای سنسور استار قابلیت حمل آن است. امروزه برای تشخیص چنین مقادیر کمی از فنتانیل به یک طیف سنج جرمی نیاز است – نه یک فناوری مخصوص متحرک. سنسور استار به اندازه‌ای کوچک است که دستی باشد و به اندازه‌ای ارزان است که کاربردی باشد.

در آینده، او پیش‌بینی می‌کند که از این تکنیک برای توسعه یک آرایه حسگر استفاده کند که می‌تواند بسیاری از انواع داروها را شناسایی کند.