這種使用 3D 打印導電油墨制成的氣體傳感器，可幫助快速輕松地診斷甲醇中毒。圖片來源：卡姆魯爾・哈桑

呼氣檢測儀是常用工具，用于測量人體呼氣中的乙醇含量，該含量與血液酒精濃度相關。然而，被甲醇（有時稱為木醇）污染的酒精飲料難以識別，且攝入后具有毒性。

美國化學學會《ACS 傳感器》期刊的研究顯示，研究人員已開發(fā)出一種原型傳感器，可快速輕松地檢測呼氣中的微量甲醇 —— 這是邁向開發(fā) “甲醇呼氣檢測儀” 以高效診斷中毒的重要一步。

盡管甲醇和乙醇結構相似，但攝入后對人體的影響截然不同。乙醇使葡萄酒、啤酒和烈酒成為酒精飲料，并會導致惡心、頭暈和暫時性神經(jīng)損傷等生理反應。

然而，即使攝入少量甲醇也可能導致失明、抽搐甚至死亡。甲醇是一種廉價的工業(yè)溶劑，有時會被添加到酒精飲料中以降低成本，這種做法在非法釀酒盛行時尤為常見。但在 2025 年，這種行為仍會導致甲醇中毒和死亡事件。

診斷甲醇中毒通常需要分析患者的血液樣本，這可能成本高昂且過程復雜 —— 尤其考慮到受污染的酒精主要出現(xiàn)在低收入國家。因此，研究人員杜桑・洛希奇及其同事希望開發(fā)一種可靠且易用的甲醇呼氣檢測傳感器。

研究人員配制了一種特殊的導電油墨，將鋯基金屬有機框架（MOF）與石墨烯結合，然后通過 3D 打印將油墨沉積在陶瓷上，制成傳感器。一臺機器通過將干燥空氣與含甲醇的潮濕空氣混合來模擬人工呼氣，并將模擬呼氣吹入裝有傳感器的腔室。該原型傳感器可檢測低至 50 億分之一濃度的甲醇（低于甲醇中毒時呼氣中的濃度），并在多次重復傳感循環(huán)后仍保持穩(wěn)定性和性能。

起初，該傳感器在類似呼氣的環(huán)境中難以區(qū)分甲醇和乙醇。因此，團隊利用統(tǒng)計分析和訓練好的機器學習算法來辨別氣體。這些人工智能工具使傳感器能夠檢測十億分之一濃度的甲醇和百萬分之一濃度的乙醇。

這項工作展示了使用石墨烯和該 MOF 檢測空氣中甲醇的第一步。研究人員表示，在簡易救命的甲醇呼氣檢測設備成為現(xiàn)實之前，還需要進一步開發(fā)以在呼出氣體的高濕度環(huán)境中區(qū)分甲醇和乙醇。

更多信息：《機器學習增強化學電阻傳感器用于超靈敏檢測酒精飲料中的甲醇摻假》，《ACS 傳感器》（2025）。DOI: 10.1021/acssensors.4c03281。鏈接：pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssensors.4c03281

期刊信息：《ACS 傳感器》

來源：美國化學學會