嗅覺敏銳是許多生物共有的強(qiáng)大能力。但是，事實(shí)證明很難通過人工手段進(jìn)行復(fù)制。研究人員結(jié)合了生物學(xué)和工程學(xué)的要素，創(chuàng)造出了所謂的生物雜化成分。他們的揮發(fā)性有機(jī)化合物傳感器可以有效地檢測氣態(tài)氣味。他們希望完善用于醫(yī)學(xué)診斷和有害物質(zhì)檢測的概念。

諸如照相機(jī)，麥克風(fēng)和壓力傳感器之類的電子設(shè)備使機(jī)器可以通過光學(xué)，聲學(xué)和物理方式感測和量化其環(huán)境。然而，我們的嗅覺盡管是自然界中最原始的感覺之一，但已被證明很難人工復(fù)制。進(jìn)化已經(jīng)在數(shù)百萬年的時(shí)間里完善了這種感覺，研究人員正在努力追趕。

“氣味，通過空氣傳播的化學(xué)特征，可以攜帶有關(guān)所研究的環(huán)境或樣品的有用信息。但是，由于缺乏具有足夠靈敏度和選擇性的傳感器，因此無法很好地利用這些信息，”美國生物混合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的Shouji Takeuchi教授說。東京大學(xué)。“另一方面，生物有機(jī)體非常有效地利用氣味信息。因此，我們決定將現(xiàn)有的生物傳感器與人工系統(tǒng)直接結(jié)合，以創(chuàng)建高度敏感的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)傳感器。我們將其稱為生物混合傳感器。”

竹內(nèi)和他的團(tuán)隊(duì)將一種昆蟲的嗅覺感受器移植到一種裝置中，該裝置將某些氣味傳給該感受器，并讀取感受器如何響應(yīng)這些氣味。來自嗅覺受體的電信號分析表明什么分子觸發(fā)了信號。這種方法具有很高的靈敏度，并且由于受體在脂質(zhì)雙層中的物理結(jié)合方式而成為可能。在以前的實(shí)驗(yàn)中，這種方法限制了將氣味傳遞到受體的方式，但該團(tuán)隊(duì)也為該問題創(chuàng)建了有效的解決方案。

竹內(nèi)說：“受體與液滴中的分子發(fā)生反應(yīng)，因此主要的挑戰(zhàn)之一是制造一種將分子從空氣中移植到這些液滴中的裝置。” “我們在液滴通過的地方設(shè)計(jì)并制造了微尺度的縫隙，以迫使這種分子交換。通過將氣體引入微縫隙，我們能夠提高氣體與液滴之間的接觸可能性，并將目標(biāo)分子有效地轉(zhuǎn)移到流體中。”

借助該系統(tǒng)，研究人員能夠在測試對象的呼吸中檢測到痕量的化學(xué)辛烯醇(也稱為蘑菇醇)的痕跡，已知該辛醇能夠吸引蚊子。不僅如此，VOC傳感器還可以檢測出十億分之幾的濃度。這比狗鼻子的靈敏度低約一千倍，但這是一個令人印象深刻的成就，并激發(fā)了團(tuán)隊(duì)不斷創(chuàng)新。

竹內(nèi)說：“我想通過使用某種AI在系統(tǒng)的分析方面進(jìn)行擴(kuò)展。這可以使我們的生物混合傳感器能夠檢測更復(fù)雜的分子。” “這種改進(jìn)可能有助于實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)，不僅測量有害物質(zhì)和環(huán)境危害，甚至可能測量患者呼吸和體臭引起的疾病的早期階段。”

標(biāo)簽： 生物雜交嗅覺傳感器