令人震驚的粉紅色:一種廉價的化學武器襲擊測試

紙質感測器在接觸到微量有毒氣體後30秒內從藍色變為粉紅色

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像《絕世天劫》和《變形金剛》這樣耗資數億美元的好萊塢大片的製片人,似乎不太可能啟發科學家開發一種超低成本的工具來快速檢測空氣中的化學武器。然而,一位前密歇根大學安娜堡分校(U.M.)的研究人員表示,他的想法是利用神經毒氣解毒劑製造一種廉價的類似石蕊試紙的神經毒氣感測器,這個想法是在幾年前觀看完DVD《勇闖奪命島》後不久產生的。

在那部1996年邁克爾·貝的電影的高潮部分,化學武器專家斯坦利·古德斯皮德(由尼古拉斯·凱奇飾演)向自己的心臟注射了阿托品,以防止VX毒氣導致的死亡。在和妻子一起看完這部電影后,李智錫對使用神經毒劑解毒劑解磷定(也稱為2-PAM)來檢測有機磷神經毒氣(如VX和沙林)的存在產生了興趣。

“我受到啟發,使用解毒劑,因為解毒劑總是與毒藥有很好的親和力,”李說,他現在是麻省理工學院化學工程系的博士後研究員。“那是這項研究的開始。”

李和他的密歇根大學同事使用一種類似石蕊試紙的紙質感測器,設計成在接觸到微量有毒氣體後30秒內從藍色變為粉紅色(李說,儘管它看起來是粉紅色的,但從技術上講,它是紅色的),成功檢測到濃度低至十億分之160的與沙林毒氣相關的神經毒劑。研究人員最近在《先進功能材料》線上版上發表報告稱,該感測器將來自神經毒氣解毒劑的一組原子與一種在受力時會改變顏色的分子結合在一起。

“該測試可以使用簡單的濾紙進行,並且感覺材料可以很容易地合成,”金仁相說,他是密歇根大學材料科學與工程;化學工程;和生物醫學工程系的副教授。金在李和他的同事的研究過程中為他們提供了建議,他補充說,製造每張濾紙所用的化學試劑和溶劑的成本約為1美元。

“這項工作的創新之處在於我們不需要複雜的實驗室規模的分析裝置,”李說。“[透過一些]技術修改,我們也許能夠以極低的成本輕鬆地將該感測器商業化。”

石蕊試紙測試是近年來開發的一些更復雜的化學和輻射檢測工具的低技術替代方案。這些工具包括用於監測空氣質量的自給式移動陸地和機載實驗室,美國環境保護署(EPA)在過去十年中已投入數百萬美元(pdf)。環保署的痕量大氣氣體分析儀(TAGA)巴士執行即時取樣和分析,以檢測極低水平的化學物質;該機構的機載光譜光度環境收集技術(ASPECT)飛機使用化學和放射性探測器,高解析度數碼攝影,影片和GPS技術,並結合複雜的軟體來遠端檢測化學物質和輻射。此外,軍方和急救人員使用的手持式化學劑監測器(CAM)裝置重達數公斤,成本超過$6,500。當然,CAM裝置也比石蕊試紙更復雜,例如,它可以檢測和區分神經毒劑和起泡劑的蒸氣,並顯示它們的相對濃度。

紙質感測器將是為大量士兵和急救人員配備的更實用的替代方案。即使沒有關於特定化學襲擊的詳細資訊,石蕊試紙也可以警告他們戴上防毒面具。

密歇根州的研究人員目前正在開發一種方法,使感覺化學物質能夠自組裝成奈米纖維,從而可以製造一種新型的感測器裝置,該裝置可以提供三種不同的感覺訊號——顏色變化、熒光顯影和電導率變化,從而可以警告多種化學武器甚至生物武器(如炭疽)的存在,金說。

也許最大的考驗還在前頭——找到將這些技術商業化並將其交付給最需要它們的人手中的方法。

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