用 “呼吸测醉器 ”传感器轻松检测甲醇中毒

图片：这种利用三维打印导电墨水制成的气体传感器有助于快速、轻松地诊断甲醇中毒。图片来源：Kamrul Hassan

呼吸测醉仪是一种常用工具，用于测量某人呼气中的乙醇含量，该含量与血液中的酒精含量有关。然而，被甲醇（有时称为木醇）污染的酒精饮料很难识别，而且一旦摄入就会中毒。研究人员在 ACS Sensors 杂志上报告说，他们开发出了一种传感器原型，可以快速、轻松地检测出呼气中的少量甲醇–这是向开发 “甲醇呼气分析仪 ”以有效诊断中毒迈出的一步。

甲醇和乙醇虽然结构相似，但摄入人体后对人体的影响却大不相同。乙醇使葡萄酒、啤酒和烈酒被归类为酒精饮料，并导致恶心、头晕和暂时性神经损伤等生理效应。然而，即使摄入少量甲醇也会导致失明、抽搐甚至死亡。甲醇是一种廉价的工业溶剂，有时会被添加到酒精饮料中以降低其成本，这种做法在私酒生产盛行时尤为常见。但在 2025 年，这种做法仍会导致甲醇中毒和死亡病例。诊断甲醇中毒通常需要对中毒者的血液样本进行分析，这既昂贵又复杂，尤其是考虑到毒酒主要出现在低收入国家。因此，Dusan Losic 及其同事希望研制出一种可靠、易用的甲醇呼气分析传感器。

研究人员配制了一种特殊的导电墨水，这种墨水结合了锆基金属有机框架（MOF）和石墨烯。然后，他们用三维打印技术将墨水打印到陶瓷上，制成了传感器。一台机器将干燥空气与含有甲醇的潮湿空气混合，制造出人工呼吸，然后模仿将呼吸吹入装有传感器的腔室。原型机检测到的甲醇浓度低至十亿分之五十（低于甲醇中毒时呼吸中的浓度水平），并在多次重复感应循环后保持了稳定性和性能。最初，传感器在类似呼吸的环境中难以区分甲醇和乙醇。因此，研究小组使用统计分析和训练有素的机器学习算法来区分气体。这些人工智能工具使传感器能够检测到十亿分之一浓度的甲醇和百万分之一浓度的乙醇。

这项工作展示了利用石墨烯和这种 MOF 检测空气中甲醇的第一步。研究人员表示，还需要进一步开发，以区分呼出气体中湿度较高的甲醇和乙醇，然后才能实现简便易行的甲醇呼气分析仪。

作者感谢国家情报与安全发现基金和澳大利亚研究理事会二维材料先进制造研究中心的资助。

论文题目：Machine Learning-Enhanced Chemiresistive Sensors for Ultra-Sensitive Detection of Methanol Adulteration in Alcoholic Beverages

该论文的摘要将于美国东部时间6月11日上午8点在这里发布： http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssensors.4c03281