ACSNano：高靈敏“鼻子”有望嗅出多種人類疾病

　　日前，刊登在國際雜志ACS Nano上的一篇研究報告中，來自德雷塞爾大學和韓國科學技術研究所的研究人員通過研究開發出了一種二維金屬材料MXene，其或能作為一種高靈敏的化學氣體檢測器，同時也能讓科學家門所擁有的“化學鼻子”變得更加敏感。

圖片來源：catt-perry.polyvore.com

　　研究者發現，MXene能夠捕捉諸如氨和丙酮等化學物質，這些物質是潰瘍和糖尿病的指示器，相比目前醫學診斷領域所使用的傳感器而言，這種新型材料能夠捕捉到微量的化學物；Yury Gogotsi博士說道，MXene是研究人員之前報道過的一種最敏感的氣體傳感器，這項研究非常重要，因為其擴大了研究人員對普通氣體探測的范圍，同時也能幫助研究者檢測到之前無法檢測到的極低濃度的化學物質，這種高靈敏性的設備或有望用來檢測環境中釋放的化學物質或毒性氣體。

　　文章中，研究人員深入探究了碳化鋇MXene的氣體感知特性，其所具有的優秀的搜索偵查能力關鍵在于，MXene具有較高的導電性，還能夠測量化學物質的電導率。在化學傳感器的世界中，這種被稱之為“信噪比”的參數常常用來對傳感器的質量進行排名評估，而研究人員的目標則是獲得更多的信號及更少的噪音。在當今醫學領域，用于檢測丙酮、乙醇和丙醇的醫療設備的信噪比處于3-10之間，而MXene的信噪比則位于170-350之間，這依賴于所檢測化學物質的不同。

　　研究者Gogotsi說道，如果給予較強的信號，化學物質能對氣體產生反應，同時兼具導電性和低電噪聲，那么這種傳感器就能檢測極低濃度的氣體，因為其信噪比較高，而MXene的表現比較優越；MXene能夠檢測在每10億范圍內50-100個部分的氣體，其濃度低于當前傳感器檢測糖尿病和其它健康狀況的氣體濃度極限。

　　敏感性的水平對于疾病的檢測非常重要，除了潰瘍和糖尿病，呼吸分析目前也能幫助研究人員開發治療多種疾病的新手段，包括多種類型的癌癥、肝硬化、多發性硬化癥和腎臟疾病，如果指示這些疾病的化學指示器處于較低水平，那么其在早期階段就很有可能被有效診斷出來。

　　為何MXene會優于常規的傳感器材料？研究者表示，這主要在于MXene內部的多孔結構和化學組成，這種材料既能允許氣體分子在其表面移動，又能吸附特定的化學物質，從而表現出良好的選擇性，從2011年發現這種特殊材料后，研究人員就已經利用這種材料開發出了20多種不同的化學材料，也就意味著這些材料能被用來開發檢測多種類型氣體的特殊傳感器。

　　研究者表示，未來Mxene傳感器或能在環境監測、能量獲取及儲存和健康領域扮演著重要的角色；下一步研究人員還將基于本文研究結果，開發出高敏感性的新型傳感器，來有效檢測多種不同類型的氣體，同時研究人員還希望能夠開發出在每個人手機中使用的個體化傳感器，來監測機體的代謝、睡眠或鍛煉等，利用新材料來改善檢測靈敏性或許就能幫助研究人員開發出真正強大的新型傳感器設備。