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眼看病毒:比色传感器通过颜色来识别空中威胁

2020年9月17日经过杰克赫兹

光州科学技术院(GIST)的科学家们开发出了能将隐形物体可视化的新技术。

该COVID-19大流行已经刺激了技术的搜索,从传染性病原体保障个人。为了获得最大的安全性,真正的问题是预防的问题:我们如何避免在首位的病原体的传播?

这可以是特别棘手,因为大多数病毒和其他空气危害是肉眼看不到。为了应对这一点,科学家们在韩国GIST一直在寻找到办法,使空气中的危险和病原体通过比色法可见。

比色法:简要介绍

简单地说,比色传感器是一种光学传感器,当受到外部刺激时,它会改变颜色。物理或化学环境的任何变化,从湿度到病原体的存在,都可以被认为是一种刺激。因此,比色传感器可用于各种各样的应用。

基于梯度的色感测

基于梯度色感测。图像使用礼貌林晨文等

这些设备可以以截然不同的方式进行操作。大多数操作的原理是,特性络合物基于EM频谱(即颜色)的不同波长提供特定吸收图案。某一材料的存在将揭示本身是根据它的感知的颜色 - 一个其材料特性的函数。

其他方法,如那些用于商业气体传感器,包括小型化的金属 - 氧化物 - 半导体和电化学传感器。

一个大多数人都熟悉的比色传感器的简单例子是游泳池或热水浴缸的PH值测试条。测试条上的衬垫会根据某些化学物质的存在和浓度改变颜色,让用户知道水是否可以安全进入。

的pH测试条是比色传感器的一个常见的例子

的pH测试条是比色传感器的一个常见的例子。图像使用礼貌单纯健康

不幸的是,目前可用的比色传感器的主要限制之一是它们需要复杂的结构和复杂的制造程序,这使得它们不适合廉价的大规模生产。最重要的是,它们的反应时间慢,颜色不饱和。

比色传感器检测微弱的空气物质

为了解决这个问题,研究人员在GIST在韩国有开发生产的比色效果的新方法

该方法通过使用的病毒的薄层称为M13噬菌体。这种类型的病毒的必须改变其物理结构,因此它的光学性质,响应于周围环境的变化的能力。

研究人员通过将M13噬菌体与高损耗超薄共振启动子层(HLRP)结合作为底物进行基因工程。然后,他们通过修改底物,使病毒层的共振最大化,这样病毒对特定的空气传播物质变得敏感。

比色传感器显示不敏感和敏感色差的原理图

示意性的比色传感器显示的表示不敏感和灵敏的色差。图像使用礼貌杨劲Yoo等。

该方法使得能够检测在非常低的浓度,低至几十十亿分之几的化学品的存在。“通过病毒层沉积的优化,该病毒层涂布超薄尺寸,这提高了检测率‘解释头研究员宋教授。’与共振增强的HLRP施加以获得不同的色彩,即使纳米在M13噬菌体的病毒层进制厚度变化。因此,颜色变化通过优化谐振条件最大化“。

在公共卫生新的订书钉?

在GIST研究人员乐观,声称这种新的设计能在以前不可能的方式能够大量生产比色传感器。许多安全关键型应用,如检测有害的工业化学品或评估空气质量,站到受益于此进步。

宋教授的结论是,“在将来,在基因工程的进步将提高传感器的灵敏度和它们的适用性扩展到医疗行业,在那里它们可被用作用于检测特定的病毒和病原体的诊断试剂盒”。