ساخت حسگر تنفسی برای شناسایی الکل سمی متانول

کد خبر: ۸۱۳۲۹۲

تاریخ: ۰۱ تير ۱۴۰۴ - ۰۸:۲۶

به گزارش ایران اکونومیست؛ الکل متانول که گاهی به‌عنوان الکل صنعتی یا چوب شناخته می‌شود، با وجود شباهت ساختاری با اتانول (الکل نوشیدنی)، اثراتی به‌شدت سمی دارد. نوشیدن مقدار کمی از آن می‌تواند باعث نابینایی، تشنج و حتی مرگ شود.

در حالی که اتانول در نوشیدنی‌هایی الکلی وجود دارد و فقط اثراتی موقتی مانند سرگیجه و تهوع ایجاد می‌کند، متانول از طریق تقلب و کاهش هزینه تولید به برخی نوشیدنی‌ها اضافه می‌شود. این روش تقلب‌آمیز، به‌ویژه در کشورهایی با درآمد پایین، هنوز قربانی می‌گیرد.

تشخیص مسمومیت با متانول معمولاً نیازمند آزمایش خون است؛ فرآیندی گران‌قیمت و زمان‌بر که در شرایط بحرانی یا مناطق کم‌امکانات، پاسخگوی نیاز فوری نیست.

در این زمینه، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی دوسان لوسیک از دانشگاه آدلاید استرالیا پژوهشی انجام داده‌اند تا ابزار ساده‌تری برای شناسایی متانول طراحی کنند. آن‌ها با هدف ساخت نمونه‌ای اولیه از الکل‌سنج متانول، دستگاهی ساختند که بتواند تنها از طریق تنفس، وجود این ماده سمی را تشخیص دهد.

روش کار آن‌ها ترکیب جوهری خاص از جنس گرافن و یک چارچوب فلزی-آلی مبتنی بر زیرکونیوم بود؛ ترکیبی که رسانای الکتریسیته است و به‌خوبی به تغییرات گازها واکنش نشان می‌دهد. این جوهر روی پایه‌ای سرامیکی چاپ سه‌بعدی شد تا حسگر نهایی ساخته شود.

سپس، با ایجاد ترکیبی از هوای خشک و مرطوب دارای متانول، شرایط مشابه بازدم انسان شبیه‌سازی شد. این حسگر توانست متانول را در مقادیر بسیار کم (تا ۵۰ بخش در میلیارد) شناسایی کند و در چندین چرخه آزمایش، عملکرد پایداری نشان داد.

هرچند در ابتدا این حسگر توانایی تمایز میان متانول و اتانول را نداشت، پژوهشگران با استفاده از روش‌های آماری و هوش مصنوعی، این مشکل را برطرف کردند. الگوریتم یادگیری ماشین به حسگر کمک کرد تا بتواند با دقت، میان متانول و اتانول تمایز قائل شود؛ حتی زمانی که اتانول در مقادیر بسیار بالاتری حضور داشت.

یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهند که استفاده از ترکیب گرافن و چارچوب‌های فلزی-آلی می‌تواند راهی نوین برای شناسایی متانول در هوا باشد.

اگرچه هنوز نیاز به توسعه بیشتر برای عملکرد بهتر در شرایط واقعی بازدم انسان وجود دارد، این گام نخست امیدبخشی به سوی ساخت دستگاهی ساده، ارزان و نجات‌دهنده است.

این یافته‌های ارزشمند در نشریه ACS Sensors، متعلق به انجمن شیمی آمریکا منتشر شده‌اند؛ سازمانی علمی که در زمینه پژوهش‌های نوین شیمی و زیست‌محیطی فعالیت می‌کند.