一款癌癥呼吸探測儀拿下英國工程領(lǐng)域頂級獎項(xiàng)—麥克羅伯特獎

2018年6月27日，安妮公主在倫敦塔上為英國最負(fù)盛名的工程獎——“麥克羅伯特獎”頒獎，這項(xiàng)由皇家工程學(xué)院主辦，素有“工程奧斯卡”之稱的獎項(xiàng)落于比利·博伊爾團(tuán)隊(duì)之手，皇家工程學(xué)院還提供了50,000英鎊的獎金。

比利·博伊爾發(fā)明了一款癌癥呼吸探測儀，用呼吸采樣器采集人體呼出的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），VOC是診斷肺癌、結(jié)腸癌及各種炎癥的早期指標(biāo)，癌癥呼吸探測儀通過監(jiān)測、分析VOC的種類對使用者可能存在的疾病進(jìn)行判斷，有助于確診早期肺癌、結(jié)腸癌、各種炎癥和傳染病。

博伊爾表示，這款新發(fā)明的癌癥呼吸探測儀體積小、成本低、可行性高，可挽救至少10萬人的生命，并為全球醫(yī)療系統(tǒng)節(jié)省下11.3億英鎊。這項(xiàng)壯舉可能預(yù)示著癌癥診斷新紀(jì)元的開始，有可能徹底改變我們診斷和治療疾病的方式，降低癌癥死亡率。

比人類皮膚更敏感的人造皮膚

華盛頓大學(xué) Jonathan Posner 教授開發(fā)出了一種可以感受到壓力和剪切的人造皮膚。這種皮膚能夠模仿人類手指在物體表面滑動時感受到的張力和壓迫感，或者區(qū)分不同的材質(zhì)紋理?！爱?dāng)人類手指劃過一個表面時，指甲的一側(cè)就會凸出來，而另一側(cè)則變得緊繃。我們在人造皮膚上利用這種效果來產(chǎn)生不對稱的拉伸?！?/p>

這種可伸縮的電子皮膚是使用硅橡膠材料制成，內(nèi)部充滿毛發(fā)般細(xì)小的通道，再用液態(tài)金屬填充，以保證在拉伸時不會斷裂或出現(xiàn)金屬疲勞。當(dāng)通道的幾何形狀發(fā)生變化時，電流也會隨之變化，由此測量皮膚的拉伸程度，在實(shí)驗(yàn)中，人造皮膚能夠以800次/s的速度探測微小的震動，這甚至比人類的手指還要高。

目前，研究人員正在研究如何用這些傳感器來改善機(jī)器人手對物體的操縱能力，“在復(fù)雜的任務(wù)中，使用傳感器可以增強(qiáng)機(jī)器人和假肢的能力?！?/p>

快速檢測水污染的新方法

據(jù)《納米科學(xué)與納米技術(shù)》（Journal of Nanoscience and Nanotechnology）雜志報(bào)道，俄羅斯科學(xué)院克拉斯諾亞爾斯克科學(xué)中心的研究人員證明，納米級金剛石可用于檢測水中苯酚類毒性和劇毒物質(zhì)，此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為快速監(jiān)測環(huán)境污染提供了新的方法。

在含氧量不足的密閉室中引爆含碳爆炸物即可獲得納米金剛石。納米金剛石顆粒的本質(zhì)是表面覆蓋了化學(xué)活性雜質(zhì)的惰性金剛石核。爆炸后，表面碳原子的游離化學(xué)鍵與介質(zhì)中的雜質(zhì)結(jié)合在一起，從而賦予了納米金剛石化學(xué)活性，然后對納米顆粒表面進(jìn)行改性處理，使其獲得了在水、有機(jī)溶劑、油等不同介質(zhì)中均具有高膠體穩(wěn)定性，如將去離子水加入其粉末中，則可形成溶液，溶液中的納米顆?？稍跀?shù)年內(nèi)保持懸浮狀態(tài)，而不會聚集或沉淀。 這種懸浮液可進(jìn)行反復(fù)多次干燥，加水后，會再次獲得原來的特性。此外在凍融、沸騰、高壓滅菌后仍能保持膠體穩(wěn)定性。

實(shí)驗(yàn)表明，改性納米金剛石不易團(tuán)聚，可作為化學(xué)反應(yīng)中的催化劑。如果將其添加至用來檢測氨基安替比林、過氧化氫、苯酚等酚類物質(zhì)的混合試劑中，溶液會迅速變成鮮艷的深紅色。根據(jù)得到的有色產(chǎn)物的量，通過光譜法可確定水樣中苯酚濃度。

最可貴的是，每次水樣檢測后，納米顆?？梢酝ㄟ^清洗再次用于檢測，極大地降低了成本。實(shí)驗(yàn)證明，同1nm金剛石樣品可在苯酚檢測中至少使用7次。

目前，研究人員正在開發(fā)新型指示劑，將金剛石納米顆粒固定在基底上，用來檢測固體載體中的苯酚。這種指示劑在實(shí)際使用中將比以往更為便捷。例如，將金剛石納米顆粒棒浸入水樣中，將反應(yīng)產(chǎn)物的顏色與測試標(biāo)尺進(jìn)行比較，從而獲得水樣被苯酚污染的程度。