德州大學達拉斯分校的研究人員首次開發出手持式電化學感測器，可在幾秒鐘內準確檢測出尿液中的芬太尼。這項概念驗證技術可以利用小型便攜式裝置檢測出即使是微量的芬太尼，準確率也能達到98%，而無需進行昂貴且耗時的實驗室分析。美國化學學會《應用材料與介面》雜誌最近發表了一項展示該設備的研究。

艾瑞克-瓊森工程與電腦科學學院生物工程系教授兼系主任沙利尼-普拉薩德博士說，原型可用於透過尿液分析檢測芬太尼，是檢測唾液中藥物的先驅。該技術還可用於檢測物質中是否含有芬太尼，方法是將樣品與水混合，然後將液體滴在感測器上。

UT達拉斯分校生物工程研究人員Ivneet Banga PhD’23 和Anirban Paul 博士展示了他們團隊開發的感測器如何檢測芬太尼。研究人員將液體直接滴在感測器平台上，該平台與筆記型電腦相連，可在幾秒鐘內提供檢測結果。圖片來源：德州大學達拉斯分校

該研究的通訊作者、系統生物學科學系塞西爾-H.和艾達-格林教授普拉薩德說：”現在迫切需要一種易於使用、便攜式的微型設備，這種設備可以高特異性地檢測芬太尼，並立即將結果共享到連網設備上。我們的研究證明了在幾秒鐘內檢測芬太尼的高精度感測器的可行性。”

日益嚴重的芬太尼危機

根據美國疾病管制與預防中心介紹，芬太尼是一種合成鴉片類藥物，其藥效比海洛因強50 倍，比嗎啡強100 倍。非法製造的芬太尼通常與其他藥物混合，只要2毫克（相當於10到15粒食鹽）就能致命。美國每天有150 多人死於芬太尼等合成鴉片類藥物過量。

研究發現，芬太尼可在尿液中檢測長達72 小時。 UT達拉斯分校的研究人員正在努力推進從毛髮中檢測芬太尼的技術。他們的最終目標是開發出一種檢測唾液中芬太尼的檢驗方法。普拉薩德說，唾液檢測可以幫助急救人員為吸毒過量者做出治療決定。

創新的傳感器設計和測試

該裝置包含一個電化學感測器，可根據化學反應產生電訊號。然而，開發檢測芬太尼的感測器是一項挑戰，因為這種合成鴉片類藥物是一種非揮發性化合物，這意味著它不會產生電化學訊號。

左起Sriram Muthukumar 博士、Anirban Paul 博士、Shalini Prasad 博士和Ivneet Banga PhD’23 開發出這種感測器

為了用電化學感測器捕捉芬太尼，研究人員使用了一種類似捕鼠器的分子網狀結構。捕鼠器由包括金奈米粒子在內的多種物質組成，對於這個裝置上的”起司”，研究人員必須發揮創意。

合作與未來應用

論文的第一作者、生物工程研究員阿尼爾班-保羅（Anirban Paul）博士利用逆向工程找到了解決方案。保羅從印度來到這裡與普拉薩德一起工作，他決定嘗試使用納洛酮，這是一種可以逆轉阿片類藥物過量的救命藥物。研究人員進行了計算測試，以了解這些化合物如何相互作用，從而確定如何使用納洛酮像磁鐵一樣吸引芬太尼。

“納洛酮用於降低芬太尼的效力，”保羅說。 “我的想法是用納洛酮來捕捉芬太尼，就像奶酪誘捕老鼠一樣”。

研究人員對實驗室中添加了低、中、高濃度芬太尼的尿液進行了檢測。尿液滴在試紙上。如果尿液中含有芬太尼，納洛酮就會與之發生作用並產生訊號。該裝置在加標尿液中檢測到的芬太尼含量高達百萬分之100。

研究報告的作者Ivneet Banga博士是生物工程專業的研究專案經理，協助規劃實驗和合成材料。去年，作為一名博士生，Banga憑藉一款能在幾秒鐘內檢測出包括COVID-19在內的呼吸道疾病的手持式呼氣分析儀，獲得了二級百特青年研究員獎，她希望芬太尼感測器能幫助預防過量用藥導致的死亡。

普拉薩德和她的團隊開發了多種電化學感測器，包括檢測汗液中感染生物標記（如COVID-19）以及發炎性腸道疾病發作生物標記的技術。去年，他們開發了一種測試方法，可以測量唾液中大麻的主要活性成分四氫大麻酚，準確率高達94%。

編譯來源：ScitechDaily