中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

經(jīng)過數(shù)億年的發(fā)展，生物進(jìn)化出了近乎完美的嗅覺系統(tǒng)以躲避威脅、捕獲獵物，從而得以生存。早在1.5萬(wàn)年前，人類就利用犬類具有更加優(yōu)異嗅覺的特點(diǎn)，馴化了犬類輔助捕獵和預(yù)防猛獸襲擊。此后，人們還利用金絲雀對(duì)地下煤礦中的一氧化碳進(jìn)行檢測(cè)，利用警犬檢測(cè)爆炸物、毒品、疾病等。

但是，直接利用生物進(jìn)行檢測(cè)存在成本高、生物情緒狀態(tài)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，限制了其在實(shí)際環(huán)境中的應(yīng)用。因此，人們?cè)噲D通過模仿生物的嗅覺，開發(fā)具有仿生功能的人工嗅覺系統(tǒng)，即電子鼻、生電鼻和比色鼻。

圖1 （a-c）自然嗅覺系統(tǒng)識(shí)別氣味過程機(jī)理圖；（d-f）比色人工嗅覺系統(tǒng)總圖及其檢測(cè)過程圖；（g-h）比色人工嗅覺系統(tǒng)分解圖及其制備過程圖

電子鼻是1982年由Persaud和Dodd開發(fā)出了第一個(gè)人工鼻子，其成功利用傳感陣列并輔助以指紋識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)于多種氣味的區(qū)分識(shí)別。但是，電子鼻依然主要依賴于待測(cè)物與目標(biāo)氣體分子間的無(wú)特異性物理吸附，這就導(dǎo)致其依然容易受到環(huán)境中其它物質(zhì)，尤其是濕度的干擾。而通過對(duì)電子鼻表面化學(xué)修飾以提高其選擇性，不僅極大提高了材料制備的復(fù)雜性，還由于這種不可逆的化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致基線漂移。

隨著1991年哥倫比亞大學(xué)科學(xué)家Buck和Axel解碼了嗅覺受體這一劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)，生電鼻獲得了極大的發(fā)展。它不僅具有優(yōu)異的抗干擾特性，而且可以達(dá)到0.1 fM的液體超靈敏檢測(cè)和PPt 級(jí)別（10-12，萬(wàn)億分之一）的氣體檢測(cè)限。但是，由于生電鼻完全依賴種類有限的生物嗅覺受體，這就導(dǎo)致對(duì)于一氧化氮、甲烷等無(wú)味有毒氣體難以檢測(cè)，更不要說其所需的復(fù)雜異質(zhì)表達(dá)系統(tǒng)和要求較高的培養(yǎng)環(huán)境。

北伊利諾伊大學(xué)的 Suslick 課題組在2000年率先利用金屬卟啉染料制備出了比色鼻子。由于比色鼻子主要利用其與目標(biāo)分子從最弱的范德瓦爾斯鍵到最強(qiáng)的共價(jià)鍵或離子鍵等一系列弱強(qiáng)不同的比色陣列組成，因此其具有極其優(yōu)異的靈敏度和選擇性。但是其由于采用的比色陣列均為交叉相應(yīng)，這就導(dǎo)致較弱閉塞單元被干擾后就會(huì)引起整體判斷的錯(cuò)誤。此外，因?yàn)槭且淮涡允褂茫@就造成了不必要的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

無(wú)論是哪種人工鼻子，其都無(wú)法完成對(duì)揮發(fā)性極低甚至不揮發(fā)物質(zhì)的檢測(cè)，這也就極大地限制了人工鼻子的發(fā)展。

如何針對(duì)揮發(fā)性極低甚至不揮發(fā)爆炸物檢測(cè)，從人工嗅覺系統(tǒng)方面提出新的解決方案，是一項(xiàng)極為挑戰(zhàn)性的課題，而這也極大地限制了人工嗅覺系統(tǒng)的發(fā)展。是否有可能將電子鼻的可重復(fù)使用性、生電鼻的特異性和比色鼻的完全不依賴生物組織的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，并且克服其共同的缺點(diǎn)——無(wú)法檢測(cè)揮發(fā)性極低甚至完全不揮發(fā)物質(zhì)，是當(dāng)今痕量檢測(cè)領(lǐng)域面臨的巨大挑戰(zhàn)。

眾所周知，人體嗅覺系統(tǒng)能夠受到固體花粉刺激。那么，是否可以通過檢測(cè)空氣中懸浮顆粒而達(dá)到檢測(cè)難揮發(fā)物質(zhì)的目的呢？

經(jīng)過深入分析嗅覺系統(tǒng)的作用機(jī)理，研究人員設(shè)計(jì)開發(fā)出一種全新的人工嗅覺系統(tǒng)——基于水凝膠的比色人工嗅覺系統(tǒng)。主要基于三個(gè)方面的仿生效果：1）利用水凝膠既具有微液環(huán)境又具有固體機(jī)械性能的特點(diǎn)，模擬嗅覺粘膜，實(shí)現(xiàn)空氣中懸浮顆粒的吸附、溶解及檢測(cè)；2）以針對(duì)待檢測(cè)物的、特異性強(qiáng)的比色探針加載到水凝膠中以模擬氣味結(jié)合蛋白；3）利用反應(yīng)產(chǎn)物特定顏色傳導(dǎo)出的光學(xué)信號(hào)，模擬嗅覺受體發(fā)生形狀變化傳輸信號(hào)。

比色水凝膠首先通過物理吸附將懸浮在空氣中的非制式爆炸物顆粒吸附在其表面，之后顆粒邊溶解邊與比色水凝膠中的試劑反應(yīng)，最后在一定區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生明顯地顏色變化。

圖2（a）比色試劑檢測(cè)1 mM的NaClO前后紫外-可見吸收光譜對(duì)比圖，插圖為比色皿中試劑顏色對(duì)比圖片及其反應(yīng)機(jī)理圖；（b-d）隨NaClO濃度增加試劑的顏色變化過程圖，紫外-可見吸收光譜變化圖，666 nm位置處吸收值變化圖及其擬合曲線插圖；（e）試劑在60天內(nèi)檢測(cè)不同濃度NaClO的666 nm位置處紫外-可見吸收峰值變化圖及其實(shí)物照片；（f）試劑檢測(cè)不同濃度NaClO的RGB距離變化圖及其擬合曲線插圖；（g-h）RGB距離分析試劑對(duì)于日常用品及其空氣中水溶性懸浮離子的選擇性和抗干擾性能，插圖為其相應(yīng)的實(shí)物照片（圖中的標(biāo)準(zhǔn)偏差均為3次測(cè)試后的計(jì)算結(jié)果）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明比色水凝膠檢測(cè)5種1.2-9.8 µm直徑范圍內(nèi)的非制式爆炸物顆粒時(shí)，對(duì)NaClO、KClO?、NaClO?、尿素和KNO?可分別在20 s、0.6 s、0.3 s、1 s和0.2 s實(shí)現(xiàn)識(shí)別。同時(shí)，該比色人工嗅覺系統(tǒng)對(duì)不同種類的非制式爆炸物顆粒質(zhì)量低至66.7 pg（NaClO），39.4 pg（KClO?），137.9 pg（NaClO?），65.5 pg（尿素）和127.2 pg（KNO?）時(shí)就能實(shí)現(xiàn)明顯識(shí)別，因而具有pg級(jí)的檢測(cè)限。不僅如此，該比色人工嗅覺系統(tǒng)還具有優(yōu)異的選擇性和可重復(fù)使用性。

圖3 （a）賦予水凝膠比色檢測(cè)性能及其可重復(fù)使用性能的示意圖與掃描電鏡圖；（b-c）水凝膠、比色水凝膠、檢測(cè)后及其萃取后水凝膠的傅里葉-紅外光譜和重復(fù)使用時(shí)的RGB距離變化

圖4 （a-c）比色水凝膠檢測(cè)顆粒過程示意圖；比色水凝膠檢測(cè)5種非制式爆炸物懸浮顆粒的（d）時(shí)間序列圖，（e）差色圖,（f）顏色擴(kuò)散面積隨時(shí)間的變化圖

該方法克服了傳統(tǒng)意義上電子鼻、生電鼻、比色鼻的缺點(diǎn)，不僅解決了嚴(yán)重威脅世界人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的難揮發(fā)性非制式爆炸物檢測(cè)難題，而且將人工嗅覺系統(tǒng)推向了一個(gè)新高度。在實(shí)際情況下，該方法還可以擴(kuò)展到毒品檢測(cè)、環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)、食品安全等領(lǐng)域。

日前，相關(guān)研究成果以 A Colorimetric Artificial Olfactory System for Airborne Improvised Explosive Identification 為題發(fā)表在材料領(lǐng)域國(guó)際期刊 Advanced Material 上，并被選為雜志內(nèi)封底，隨后還得到得到材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)網(wǎng)站 Materials Views China報(bào)道。