Алкотестер — традиционный инструмент для измерения количества этанола в выдыхаемом человеком воздухе. Прибор определяет содержание алкоголя в его крови. Однако алкогольные напитки, содержащие метанол (иногда называемый древесным или техническим спиртом), трудно идентифицировать, а они гораздо токсичнее при попадании внутрь.
Употребление даже небольшого количества метанола может привести к поражению центральной нервной системы — частичной или полной слепоте, судорогам и даже смерти. Метанол — это недорогой промышленный растворитель, который добавляли в алкогольные напитки для снижения их стоимости, что было особенно распространено во времена массового производства нелегального алкоголя во времена «сухого закона». Метанол может попасть в организм по случайной ошибке зависимого от алкоголя индивида. Гораздо страшнее, когда с его помощью фальсифицируют напитки. Преступники порой не только хотят сэкономить, но и цинично берут на себя роль «санитаров общества», избавляющих его от асоциальных элементов, приобретающих дешевые суррогаты.
Отравиться метиловым спиртом можно, не принимая его внутрь, а вдыхая пары, например в производственном помещении с нарушениями правил промышленной безопасности. Исследователи из ACS Sensors разработали прототип датчика, который быстро и легко обнаруживает небольшое количество метанола в выдыхаемом воздухе — шаг на пути к созданию «тестера метанола» для эффективной диагностики отравлений.
Диагностика отравления метанолом обычно включает анализ образцов крови пострадавшего, что может быть дорогостоящим и сложным процессом, особенно с учетом того, что суррогатный алкоголь встречается в основном в странах с низким уровнем дохода. Исследователь Душан Лосич и его коллеги решили создать надежный и простой в использовании анализатор для определения содержания метанола в газовоздушной смеси.
Исследователи разработали специальные электропроводящие чернила, которые сочетают металлоорганический каркас (МОК) на основе циркония и графен. Затем они нанесли чернила на керамику методом 3D-печати, создав сенсор. Аппарат смешивал сухой воздух с влажным воздухом, содержащим пары метанола, а затем имитировал выдох воздуха в камеру с датчиком. Прототип обнаруживал метанол в концентрациях до 50 частей на миллиард (ниже уровня, обнаруживаемого традиционными методами) и сохранял стабильность и работоспособность после нескольких повторных циклов измерения.
Первоначально датчик с трудом различал метанол и этанол в среде, похожей на выдыхаемый воздух. Команда использовала метод статистического анализа и алгоритм машинного обучения, чтобы различить пары двух соседних в гомологическом ряду спиртов. Искусственный интеллект позволил датчику обнаруживать метанол в концентрациях, равных нескольким долям на миллиард, и этанол в концентрациях в долях на миллион.
Следует отметить, что этиловый спирт — антидот при отравлении метанолом. Поскольку метанол в естественных условиях в живых организмах не присутствует, при его попадании в кровь печень реагирует на него с запозданием. Если же в крови оказываются и метанол, и этанол, наш биофильтр сразу начинает выделять спирторасщепляющую дегидрогеназу. Вот почему прием чистого метилового спирта вызывает гораздо более тяжелую интоксикацию, нежели прием смеси спиртов. (прим. ред.).
Эта работа стала первым опытом использованию графена и МОК для обнаружения метанола в выдыхаемом воздухе. Исследователи планируют дальнейшие разработки, чтобы отличить метанол от этанола при разных коэффициентах влажности воздуха. После этого устройство для определения метанола может найти практическое применение.
Ранее Hi-Tech Mail рассказывал об инновационных способах экстренной диагностики при укусах ядовитых змей семейства гадюковых и отравлении сероводородом, моноксидом углерода и другими гемотоксическими газами.
