Ny nervegasdetektor bygget med lego og en smartphone

Forskere ved University of Texas i Austin har designet en måde at fornemme farlige kemikalier ved hjælp af, delvis, en simpel rig bestående af en smartphone og en kasse lavet af legoklodser, som kunne hjælpe førstehjælpere og videnskabsmænd på området med at identificere dødelige og svære at opdage nervestoffer som VX og sarin. Den nye metode beskrevet i et papir offentliggjort onsdag i tidsskriftet med åben adgang ACS Central Science kombinerer en kemisk sensor med fotografering for at detektere og identificere forskellige nervestoffer – lugtfri, smagløse kemiske våben, der kan forårsage alvorlig sygdom og død, nogle gange inden for få minutter.

Eric Anslyn, en kemiprofessor ved UT Austin, har studeret nervestoffer i næsten 20 år, ved hjælp af sikre kemiske forbindelser, der opfører sig på samme måde som nervemidler og kan efterligne dem i test. Han har tidligere udviklet kemiske forbindelser, der neutraliserer nervestoffer og samtidig skaber en glød, der er lys nok til at kunne ses med det blotte øje.

"Kemiske våben er farlige trusler mod menneskeheden, " sagde Anslyn. "Detektion og neutralisering er nøglen til at redde liv."

Den nye enhed bruger overkommelige, tilgængelige materialer for at gøre Anslyns tidligere forbindelse mere anvendelig i scenarier i den virkelige verden. De kemiske sensorer, udviklet af Xiaolong Sun i Anslyns laboratorium, generere fluorescens, som er nøglen til analysen. Forskellige farver og lysstyrke kan signalere til første respondere, hvilke af flere nervestoffer der er til stede og hvor meget. Fordi forskellige kategorier af nervemidler kræver forskellige dekontamineringsprocedurer og forskellige behandlinger af ofre - og fordi våbnene virker hurtigt, gør tid til essensen - disse variationer er nøglen.

"Desværre, det kan være svært at se forskelle i niveauet af florescens med det blotte øje i marken. Og instrumenter, der bruges i laboratoriet til at måle florescens, er ikke bærbare og koster $30, 000, " sagde Sun. "Denne enhed tager i det væsentlige billeder af det glødende."

Kameraet på en smartphone er følsomt nok til at registrere forskellene i farve og lysstyrke i den glødende reaktion. Holdet brugte en iPhone i laboratoriet. Software, udviklet af kandidatstuderende Alexander Boulgakov og tilgængelig gratis på GitHub, analyserer farven og lysstyrken for at identificere typen og koncentrationen af ​​nervegiften. Softwaren kan tilpasses til flere smartphone-systemer.

Men forskerne havde også brug for et lystæt rum for at få en god læsning på kameraet. De overvejede at 3D-printe en kasse, men indså, at 3-D-printere og de materialer, der bruges i dem, kan være utilgængelige, ujævnt eller uoverkommeligt i nogle dele af verden. Det er da Pedro Metola, en klinisk adjunkt ved UT, tænkte på at bruge Lego.

"Legoer er de samme overalt, hvor du går, " sagde Metola.

Det eneste andet udstyr, der er nødvendigt, er et ultraviolet lys og en standard 96-brønds testplade. Løsningen er billig, bærbar og justerbar i farten.