仿生鼻子可准确嗅出水污染细菌

　　最近在国际著名学术期刊《Biosensors and Bioelectronics》发表的一项研究中，来自韩国首尔国立大学的研究人员，模仿人类的鼻子，开发出一种生物电子鼻，可通过嗅气味，检测出水中微量的细菌，而不需要复杂的设备和测试。这种仿生鼻子的工作原理是，利用人类鼻子中的嗅觉受体。

　　这种传感器使用很简单，它可以检测到水中少量的污染物，因此，比现有的检测方法更敏感。作者称，在野外现场使用这项技术更为有用。

　　水中的细菌和其他微生物主要引起两个问题：它们能使水有毒，使其发臭。在高浓度时，饮用水中的细菌可能是有毒的。但在较低的水平——通过现有的培养技术几乎检测不到，它们可能导致一种“异味”，使人们不再喝这种水。

　　这项新的研究表明，模仿人类鼻子的技术，可以通过检测水所散发出的异味，来发现其中低浓度的细菌和其他微生物。

　　带领这项研究的Tai Hyun Park教授说：“闻起来气味不好的水，不一定是有毒的。想象一下如果你不洗衣服，虽然它是无毒的，但你不想穿它，因为气味不好闻。饮用水也是，如果有异味，即使水没有毒性，你也不想喝它。我们想开发一种方法来检测和消除这种污染，这样人们就会乐意喝水。”

　　传统上，我们可以通过取水样并在实验室中培养细菌，来检测水中的细菌。当细菌在实验室中生长时，科学家可以计算菌落数，并计算出细菌在水中的浓度。另一种方法是直接检测气味，这通常是使用技术完成的，需要大型科学设备，如气相色谱或质谱技术。

　　Park教授说“这些都是检测气味分子的很好方法，但是在样品准备测试之前，需要做大量的工作。所有这些测试都需要在实验室中采用昂贵的设备来做，它们不适合野外现场使用。”

　　Park教授及其团队希望开发一种更方便、紧凑的设备用于测试水，适合现场使用。除了饮用水的污染之外，细菌和其他微生物也会污染河流和湖泊——例如，香港大量爆发的水华。早期捕捉这种污染物，意味着更容易控制它们。

　　我们有五种感官——视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉。在这五种感官中，我们有设备捕捉到其中三种的相关信息：视觉（摄像机）、听觉（录音）和触摸（平板电脑）。但尚未有一种装置，能够成功捕捉到的嗅觉或味觉的相关信息。

　　污染水的细菌，会散发出特殊的气味，与少量的气味分子有关。两种典型的气味——泥土味和发霉味——是由不同的分子引起：土臭味素（GSM）和2-甲基异冰片（MIB）。这种新的鼻状装置，可以非常低的浓度（每升水中仅仅10ng）检测到水中的这些气味。它也非常敏感，能在一团混合气味中发现特定的气味。

　　由于他们关注的是不好的气味，因此，Park教授和他的同事们很自然地想到了人的鼻子是如何工作的，并将其功能改造为一个传感器元件。人的鼻子比两个气味分子的受体要复杂得多，因此，要制造一种真正的嗅诊设备，研究者需要进一步努力。

　　Park教授说：“我们的最终目标是，开发一种真正像人鼻子那样的生物电子鼻。在人的鼻子里，有大约400个不同的嗅觉受体。如果我们能发展我们的技术，包括所有这些嗅觉受体，我们将得到一种设备，可以嗅到低浓度的任何气味。”

　　研究人员说，该技术有许多其他应用。这种气味装置可能对于气味工业是非常有用的，如香水、化妆品、葡萄酒和咖啡。某些疾病，如肺癌，可导致患者发出特殊气味；我们知道，狗能够检测这些气味，生物电子鼻为通过气味进行诊断，打开了新的路径。还有安保作用，例如在机场进行药物搜索。

　　研究人员说，然而，更为根本的是，它可以帮助我们构建一些从未存在过的东西：一种气味分类系统。“目前，我们还没有一种系统用于气味分类；这一切仍然取决于我们人类的感觉系统。有了我们的电子设备，我们就可以系统地检测和标记味道，也许能够提出一种通用的气味代码，在未来可以用于沟通。”