Politie honden in het hele land kunnen binnenkort zonder werk, vervangen door een elektronische "dog-on-a-chip 'die snuffelt op cocaïne en andere verdovende middelen. Wetenschappers aan de Georgia Tech hebben een nieuwe detectie-instrument dat is draagbaar, goedkoop, en vereist geen voeding of verzorging. Ze zeggen dat het beter is dan de vorige "elektronische neus" voor dit doel ontworpen. Het rapport zal verschijnen in de editie van 15 november Analytische Chemie, een peer-reviewed tijdschrift van de American Chemical Society, 's werelds grootste wetenschappelijke vereniging. "Onze technologie biedt een hand-held sensor in staat om real-time detectie, waardoor de tijd tussen de drug in beslag nemen en laboratoriumanalyse", zegt Desmond Stubbs, een promovendus in de chemie werken onder leiding van William Hunt, Ph.D., een professor in School Georgia Tech's van Electrical and Computer Engineering. De sensor, die goed uitgevoerd in het lab en in een veld test met het Georgia Bureau of Investigation, is "een elegante fusie van biotechnologie en micro-elektronica", aldus Hunt. Deze combinatie van disciplines maakt de sensor superieur aan de vorige 'elektronische neuzen. "De Amerikaanse overheid zal meer uitgeven dan 19 miljard dollar dit jaar in de oorlog tegen drugs, volgens het Office of National Drug Policy. Politiehonden zijn belangrijke instrumenten in deze strijd, hun sterk ontwikkelde reuk-systemen kunnen kleine moleculen te detecteren in het deel-per-miljard bereik. Maar het gebruik van honden heeft zijn nadelen. Ze vereisen dure handlers om te trainen en voor hen zorg, en de in beslag genomen drugs moeten nog worden verstuurd naar het laboratorium voor verdere analyse - toe te voegen opgeleide technici en dure lab apparatuur aan het tabblad. Plus, wetenschappers weten nog niet precies wat chemicaliën de honden zijn sensing, waardoor aanzienlijke verschillen van de ene hond naar de volgende. Honden hebben ook problemen detecteren van concrete targets in de aanwezigheid van andere geuren, zoals koffiedik. "Helaas, de illegale drugshandelaren zijn zich hiervan bewust en altijd hun product masker met verschillende chemicaliën aan de autoriteiten te omzeilen," aldus Stubbs. Het nieuwe apparaat lost al deze kwesties. Twee belangrijke kenmerken van een damp-sensing tool zijn sensitiviteit en specificiteit. De gevoeligheid is het vermogen om zeer kleine hoeveelheden van een chemische sporen. Specificiteit is de mogelijkheid om een bepaalde chemische onderscheiden van een groep van vele gelijkaardige degenen (bijvoorbeeld cocaïne uit koffiedik). De hond-op-een-chip kan cocaïne zin op een paar trillionths van een gram. Deze gevoeligheid wordt bereikt door surface acoustic wave (SAW) elektronica, een methode voor het opsporen van een chemische stof door het meten van de storing veroorzaakt in de geluidsgolven over een klein kwartskristal. Dit is een vrij algemeen analytische methode, en het is gebruikt in andere elektronische neuzen, maar op zichzelf niet het probleem van de specificiteit. De nieuwe chip gaat een stap verder door het opnemen van monoklonale antistoffen - gekloonde exemplaren van eiwitten genaamd antistoffen die het immuunsysteem produceert om te vechten vreemde indringers. De onderzoekers gebruikten anti-benzoylecgonine (anti-BZE) in het apparaat, omdat het verschilt slechts in geringe mate in de structuur van cocaïne, waardoor het bij voorkeur binden aan dat molecuul. De SAW sensor is bedekt met een dunne laag van anti-BZE. Wanneer er een damp monster door gaat, cocaïne moleculen hechten aan anti-BZE moleculen, waardoor er een verstoring in de geluidsgolven op de kwartskristal dat wordt gedetecteerd als een elektrisch signaal. "Wij zijn de eerste groep om specifieke antilichamen te gebruiken om dezelfde grootte moleculen onderscheiden in een complex damp monster," zegt Hunt. Dit geeft de hond-op-een-chip een voordeel ten opzichte van de hond concurrenten en andere elektronische apparaten. Het zal ook aanzienlijk goedkoper en minder tijdrovend door het verwijderen van veel van de stappen van de huidige detectie-protocol. Het nieuwe apparaat is zorgvuldig geijkt in een laboratorium setting, en dan was het op de proef gesteld in het veld. "In veldproeven uitgevoerd op het Georgia Bureau of Investigation, waren we in staat om cocaïne verkregen tijdens een echte drug aanval te detecteren," zegt Stubbs. "Door simpelweg het tekenen van de damp door ons prototype apparaat, kregen we een positieve detectie in een kwestie van seconden." De mogelijkheid om te detecteren en te identificeren kleine, niet-vluchtige moleculen zoals cocaïne op basis van hun elektronische handtekening damp kan ook gebruikt worden in luchthavens en andere locaties om explosieven en chemische strijdmiddelen te sporen, aldus de onderzoekers. De Amerikaanse douane en het Bureau van de Nationale Drug Control Policy (ONDCP) verstrekte financiering voor dit onderzoek. |