現(xiàn)代版的“試毒銀針”，3D打印傳感器可讓潛在的致癌除草劑顯影于無(wú)形

2021年9月17日,，南極熊獲悉,，華盛頓州立大學(xué)（WSU）和DL ADV-Tech公司的工程師們采用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種檢測(cè)接觸潛在致癌除草劑“草甘膦”的新方法。

測(cè)試套件由一系列涂有3D打印傳感器的納米管組成,，使用了與糖尿病血糖監(jiān)測(cè)儀類(lèi)似的技術(shù),，只是它利用電流來(lái)評(píng)估草甘膦水平。研究團(tuán)隊(duì)表示這套設(shè)備的檢測(cè)反應(yīng)是人工操作的而不是有機(jī)的,，它的制作成本很低,，而且不需要特殊的存儲(chǔ)，這使它成為檢測(cè)有害化學(xué)品的理想工具,。

本研究報(bào)告的作者,、西悉尼大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院教授林月河說(shuō)："我們開(kāi)始開(kāi)發(fā)這種傳感器用于健康監(jiān)測(cè),，但它也可用于食品安全和環(huán)境監(jiān)測(cè)。我們把它設(shè)計(jì)成便攜式,，并使用3D打印技術(shù)使它變得小巧玲瓏,，這樣它就可以在任何地方使用，例如在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)等,。"

△工程師們的傳感器被設(shè)計(jì)用來(lái)檢測(cè)食品和飲料中的除草劑痕跡,。圖片來(lái)自華盛頓州立大學(xué)

草甘膦：一種有爭(zhēng)議的化學(xué)品

草甘膦主要用于控制雜草的生長(zhǎng)，是一種膦酸類(lèi)除草劑,，通過(guò)抑制植物生長(zhǎng)酶而發(fā)揮作用,，它能有效地殺死其附近的任何闊葉樹(shù)種。自1974年在美國(guó)注冊(cè)為殺蟲(chóng)劑以來(lái),，這種化學(xué)品在全球范圍內(nèi)被廣泛使用,，但后來(lái)美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（ECA）也逐漸發(fā)現(xiàn)它對(duì)周?chē)�環(huán)境有損害。

事實(shí)上,，環(huán)保署的研究表明,，草甘膦對(duì)陸地或水中的鳥(niǎo)類(lèi)構(gòu)成了潛在的風(fēng)險(xiǎn)，而且在某些食物中可以檢測(cè)到痕跡,，盡管這并沒(méi)有充分證據(jù)表明會(huì)造成傷害,。但該機(jī)構(gòu)也堅(jiān)持認(rèn)為，只要產(chǎn)品符合某些限制,，就可以安全食用,，而且它說(shuō)草甘膦 "不可能導(dǎo)致人類(lèi)癌癥"，這與多數(shù)的報(bào)告和裁決都是持相反意見(jiàn)的,。

然而,，雖然環(huán)保局的裁決得到了歐洲食品安全局和世界衛(wèi)生組織的支持，但國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)卻說(shuō)這種化學(xué)品 "可能對(duì)人類(lèi)致癌",。因此,，越南、德國(guó)和荷蘭都宣布了草甘膦除草劑禁令,，一些國(guó)家正在逐步淘汰它們,，而另一些國(guó)家則完全禁止它們的私人銷(xiāo)售。

△西南大學(xué)教授Yuehe Lin說(shuō),，該傳感器的便攜性使其可以部署在 "任何地方",。照片來(lái)自華盛頓州立大學(xué)

一種 "生物模擬"傳感器

鑒于與草甘膦接觸相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，作為美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院支持的項(xiàng)目的一部分,，WSU團(tuán)隊(duì)開(kāi)始著手檢測(cè)草甘膦在某些糖果中的濃度,。值得注意的是，工程師們?cè)噲D開(kāi)發(fā)一種化學(xué)測(cè)試手段,，不需要使用昂貴的光譜儀,，也不需要使用需要小心儲(chǔ)存以防止降解的生物抗體,。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員構(gòu)建了一個(gè)由嵌入小孔的聚合物納米管組成的測(cè)試工具,，能夠以模仿生物抗體的方式結(jié)合草甘膦分子,。為了使這些納米結(jié)構(gòu)具有傳感功能，它們隨后被覆蓋在印刷的傳感器上,，這些傳感器使用電流來(lái)測(cè)量草甘膦,，并確保其維持在安全水平。

在對(duì)他們的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試時(shí),，工程師們最終將其暴露在 "添加了草甘膦 "的橙汁和米飯中,，以觀(guān)察他們能多準(zhǔn)確地檢測(cè)出該化學(xué)品的含量。令他們感到高興的是,，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)傳感器有能力以高靈敏度和特異性識(shí)別除草劑,，因此在未來(lái)，他們打算在人體樣本上進(jìn)行測(cè)試,，以探明草甘膦的毒性,。

Lin實(shí)驗(yàn)室的WSU博士候選人,、該論文的第一作者丁世超說(shuō)："下一步,，我們想用該傳感器來(lái)檢測(cè)一些人體樣本中的草甘膦，如血液,、唾液或尿液,。我們還將繼續(xù)開(kāi)發(fā)一些新的納米材料，以提高其傳感性能,。"

△圖中顯示了研究人員的一個(gè)3D打印微流控設(shè)備,；3D打印技術(shù)的進(jìn)步正日益使新型微流控健康傳感器的生產(chǎn)成為可能。照片來(lái)自UMN

3D打印健康監(jiān)測(cè)器

在過(guò)去一年多的時(shí)間里,，3D打印生物傳感器的研發(fā)取得了很大的進(jìn)展,，它可以讓用戶(hù)檢測(cè)和預(yù)防某些健康問(wèn)題。在克拉克森大學(xué),，科學(xué)家們已經(jīng)3D打印出可直接應(yīng)用于皮膚的生物傳感器,，以提醒佩戴者潛在的紫外線(xiàn)過(guò)度照射。

在美國(guó)其他地方,，研究人員采用Optomec公司的氣溶膠噴射打�,。ˋJP）技術(shù)來(lái)生產(chǎn)基于石墨烯的食品毒性傳感器。據(jù)稱(chēng),，這種3D打印增強(qiáng)型設(shè)備能夠以比標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試更快的速度檢測(cè)食品中的組胺（或過(guò)敏原）和毒素,。

在更多的實(shí)驗(yàn)性軍事應(yīng)用中，CCDC士兵中心也正在開(kāi)發(fā)生物士兵傳感器,，它能夠?qū)Σ筷?duì)進(jìn)行生理追蹤,。在實(shí)踐中,，探測(cè)器也可以通過(guò)檢測(cè)空氣中的危險(xiǎn)，如武器化的毒素或細(xì)菌,，使士兵意識(shí)到局勢(shì)的威脅,。