敏锐的嗅觉是许多生物共有的一种强大的能力。然而,事实证明,它很难通过人工手段复制。研究人员将生物和工程元素结合起来,创造出所谓的生物杂交成分。其挥发性有机化合物传感器能有效检测气体形式的气味。他们希望完善这一概念,杏耀代理开户用于医疗诊断和有害物质的检测。
相机、麦克风和压力传感器等电子设备使机器能够从光学、声学和物理上感知和量化环境。然而,尽管我们的嗅觉是自然界最原始的感官之一,但事实证明,人工复制嗅觉是非常困难的。经过数百万年的进化,这种感觉已经得到了完善,研究人员正在努力追赶。
气味是空气中的化学特征,可以携带有关环境或被调查样品的有用信息。然而,由于缺乏足够敏感和选择性的传感器,这些信息并没有得到很好的利用。”东京大学生物混合系统实验室的Shoji Takeuchi教授说。“另一方面,生物有机体非常有效地利用气味信息。因此,我们决定将现有的生物传感器与人工系统直接结合,创造出高度敏感的挥发性有机化合物(VOC)传感器。我们称之为生物混合传感器。”
Takeuchi和他的团队本质上是从昆虫身上移植了一套嗅觉感受器到一个装置上,这个装置为感受器提供特定的气味,并读取感受器对这些气味的反应。对来自嗅觉受体的电信号的分析表明是什么分子触发了这些信号。这种方法具有很高的灵敏度,并且由于受体在脂质双分子层中物理结合的方式而成为可能。在之前的实验中,这种方法限制了气味传递到受体的方式,但研究小组也创造了一种有效的解决方法。
Takeuchi说:“这些受体会对液滴中的分子做出反应,所以主要的挑战之一是制造一种设备,将空气中的分子移植到这些液滴中。”“我们在液滴通过的地方设计并制造了微尺度的缝隙,以迫使分子交换。通过将气体引入微缝,我们能够增加气体和液滴之间的接触概率,并有效地将目标分子转移到流体中。”
有了这个系统,研究人员能够在测试对象的呼吸中检测到微量的化学物质辛烯醇,也被称为蘑菇醇,这种物质可以吸引蚊子。不仅如此,
杏耀主管 ,VOC传感器还可以检测到十亿分之一的浓度。这比狗鼻子的灵敏度要低一千倍,杏耀注册但这仍然是一个令人印象深刻的成就,并激励着团队不断创新。
“我想通过使用某种AI来扩展系统的分析方面。这可以使我们的生物混合传感器检测到更复杂的分子,”Takeuchi说。“这种改进可能有助于我们实现目标,不仅可以测量有害物质和环境危害,甚至可以从患者的呼吸和体味来检测疾病的早期阶段。”