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利用蓝蟹壳提取壳聚糖开发纳米传感器,用于探测危险物质

2006-08-01 11:13 刘乐 physorg.com 阅读 0
核心摘要: 美国马里兰大学科学家利用蓝蟹壳中提取的壳聚糖,开发出纳米尺度传感器,可探测空气和水中的微量爆炸物、生物制剂等危险物质。该技术基于微机电系统(MEMS),通过壳聚糖包裹的震动悬臂与目标物质反应引起频率变化,实现高灵敏度检测。研究已获NIH和NSF资助,成果发表于专业期刊,有望革新公共安全检测领域。

蓝蟹壳纳米传感器示意图

美国马里兰大学A. James Clark工程学院的科学家们以蓝蟹壳中提取的壳聚糖为核心成分,成功开发出纳米尺度的传感器。这种传感器能够探测空气和水中极其微量的爆炸物、生物制剂、化学物质等危险物质,有望革新机场、医院等公共场所的安全保障体系。

研究团队从切萨皮克湾著名的蓝蟹壳中提取壳聚糖,这是一种天然生物聚合物,具有良好的生物相容性和化学反应活性。壳聚糖被用于包裹微型传感器系统的部件,形成敏感层。当目标物质与壳聚糖发生反应时,会引起传感器物理性质的变化,从而被检测到。

该研究的带头人Reza Ghodssi副教授,任职于克拉克学院电子和计算机工程系、马里兰大学系统研究所和马里兰纳米中心。他领导的多学科小组包括系统研究所和纳米中心的Gary Rubloff、Fischell生物工程系的Bill Bentley以及马里兰大学生物工艺研究所的Greg Payne。Ghodssi表示:“壳聚糖的吸引人之处在于它是一种可以与许多物质反应的生物化合物,并且能够在复杂、灵敏的仪器中发挥作用。”

研究团队利用微机电系统(MEMS)技术,制造了多个微小的震动悬臂(类似跳水板),这些悬臂被壳聚糖包裹,并结合光学传感技术来监测悬臂震动频率的变化。不同的悬臂可以针对不同的目标物质和浓度进行定制。当空气或水中的目标物质进入装置,与特定悬臂上的壳聚糖发生反应,导致悬臂震动性质改变,光学系统检测到这一变化,从而确认物质的存在。

Ghodssi及其合作者已向美国国立卫生研究院(NIH)提交了关于开发禽流感传感器的提案。这项技术在马里兰大学园区自然科学实验室(LPS)进行了开发和初步测试,目前由LPS和美国国家科学基金会(NSF)资助。Ghodssi说:“这个令人振奋的复杂微系统综合了生物技术和纳米技术,满足了国家安全保障的急切需求。我和同事们希望在不久的将来这项技术能够转化为产品。”

部分研究成果已发表在2006年4月的《Journal of Micromechanics and Microengineering》和2005年11月的《Biomacromolecules》上。

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