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利 用 纳 米 技 术 检 测 神 经 毒 剂
自 组 装 单 分 子 层 的 特 别 制 备 的 链 接 膜 , 在 电
极 上 形 成 传 感 器 基 质 ( 图 2)。 基 于 OPH 酶
的 生 物 传 感 器 可 以 有 效 地 直 接 监 测 和 测 量 各
种 OP 化 合 物 , 包 括 基 于 OP 的 农 药 和 杀 虫 剂 ,
以 及 沙 林 毒 气 等 化 学 战 剂 。 9 这 种 生 物 传 感
器 对 空 气 中 所 含 甲 基 磷 酸 二 甲 酯 的 检 测 极 限
在 0.005—0.01 mg/m 3 范 围 内 。 10 由 于 它 的
灵 敏 度 超 过 常 规 检 测 设 备 二 至 四 倍 , 它 能 检
测 对 人 无 致 命 危 害 , 但 有 严 重 影 响 的 极 低 浓
度 毒 剂 。 此 外 , 这 种 生 物 传 感 器 的 检 测 结 果
生 成 速 度 比 常 规 传 感 器 快 三 倍 。 而 且 , 凭 借
体 积 小 和 灵 敏 度 高 等 优 点 , 这 种 生 物 传 感 器
非 常 适 合 安 装 在 遥 驾 飞 机 上 。 鉴 于 这 些 飞 机
在 战 场 上 和 侦 察 任 务 中 发 挥 着 越 来 越 重 要 的
作 用 , 安 装 生 物 传 感 器 具 有 非 常 重 要 的 军 事
意 义 。 传 感 器 还 可 用 于 遥 测 空 气 中 悬 浮 的 化
学 品 , 有 利 于 更 安 全 和 更 有 效 地 采 样 。 尽 管
这 种 用 途 目 前 只 是 设 想 , 其 发 展 潜 力 极 大 。
目 前 研 发 的 纳 米 传 感 器 是 针 对 特 定 化 合 物 研
制 的 , 因 此 只 对 目 标 物 质 分 子 起 反 应 , 不 大
会 受 到 其 他 化 合 物 的 干 扰 。
除 了 用 于 保 护 OPH 酶 的 肽 纳 米 管 之 外 ,
另 一 个 研 究 重 点 是 自 组 装 单 分 子 层 链 接 膜 ,
它 在 纳 米 传 感 器 基 质 中 起 着 重 要 作 用 , 因 为
它 控 制 从 OPH 酶 到 传 感 器 的 电 子 传 输 速 率 。
研 究 人 员 正 在 研 究 链 接 膜 分 子 和 尺 寸 的 各 种
不 同 组 合 , 以 优 化 传 感 器 性 能 。 空 军 理 工 学
院 和 托 莱 多 大 学 的 研 究 人 员 正 在 测 试 短 链 接
和 长 链 接 的 各 种 不 同 组 合 的 电 子 传 输 速 率 和
信 号 精 确 度 。 一 方 面 , 短 链 接 可 加 快 传 输 速
率 ( 因 而 灵 敏 度 高 ), 但 是 短 链 接 膜 的 电 容 不
够 低 , 无 法 抑 制 来 自 其 他 电 解 质 的 杂 讯 ( 因
而 短 链 接 的 信 号 不 精 确 )。 另 一 方 面 , 长 链 接
可 降 低 杂 讯 ( 因 而 它 们 的 信 号 精 确 ), 但 是 电
子 传 输 速 率 低 。 有 鉴 于 此 , 正 确 组 合 短 链 接
分 子 和 长 链 接 分 子 , 可 获 得 最 佳 灵 敏 度 和 精
确 度 。
如 上 所 述 , 酶 传 感 器 面 临 两 个 关 键 问 题 :
酶 的 活 性 衰 减 和 灵 敏 度 / 精 确 度 降 低 。 托 莱
多 大 学 和 空 军 理 工 学 院 的 研 究 人 员 正 在 尝 试
从 两 个 方 面 解 决 这 些 问 题 :(1) 使 用 肽 纳 米 管
保 护 酶 和 延 长 其 使 用 寿 命 ; 以 及 (2) 特 别 设
计 链 接 分 子 , 尽 量 获 得 最 佳 灵 敏 度 和 精 确 度 。
纳 米 技 术 有 很 大 的 发 展 潜 力 , 可 用 于 制
造 能 够 快 速 和 精 确 检 测 OP 毒 剂 的 手 持 式 传
感 器 。 它 还 可 用 于 制 造 体 积 小 但 灵 敏 度 和 精
确 度 极 高 的 传 感 器 , 安 装 在 遥 驾 飞 机 上 , 具
有 重 大 的 军 事 价 值 。 另 外 , 手 持 式 传 感 器 在
作 战 和 国 土 防 卫 方 面 的 用 途 也 值 得 重 视 。 快
速 、 精 确 和 成 本 低 廉 的 传 感 器 可 安 装 在 人 口
密 集 地 点 和 军 事 设 施 里 , 起 到 化 学 攻 击 预 警
作 用 。 在 发 生 化 学 攻 击 之 后 , 通 常 需 要 派 遣
侦 察 小 组 到 若 干 基 点 采 样 , 然 后 才 能 确 定 适
当 的 人 员 防 护 要 求 。 即 使 生 物 传 感 器 只 比 典
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图 2 : 微 芯 片 纳 米 传 感 器 系 统 示 意 图
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