炸药检测新技术：廉价试纸检测炸药只需几秒钟（附原文）

诸平

 

   新型的爆炸物品花样在不断翻新，恐怖分子的自杀性爆炸活动也时有发生，对于正常的车站、机场、地铁以及港口码头的运营秩序带来了潜在隐患，但是如何才能有效遏制易燃易爆物品进入人员密集区，安检就成为其中重要的一环。

       据美国化学会《化学与工程新闻》（C&EN）周刊2014年5月13日报道，澳大利亚悉尼科技大学司法科学中心（Centre for Forensic Science, University of Technology）、瑞士洛桑大学（University of Lausanne）、美国佛罗里达国际大学（Florida International University）的研究人员合作，已经开发出了一种廉价的炸药检测试纸，通过使用变色反应,在几秒钟内就可以检测出纳克（ng）级的三硝基芳香族炸药如TNT等。下图就是一种颜色变化示意图，为了寻找是否携带炸药的证据,研究人员摩擦纸设备对应的湿表面(见右图)。如果有类似于TNT的炸药存在,纸设备上的一个小圆点就会发生颜色变化，由白色转为橙色(见左图的右侧)。此项研究成果已经在美国化学会《分析化学》杂志网站发表——Alessandra Pesenti, Regina Verena Taudte, Bruce McCord, Philip Doble, Claude Roux, Lucas Blanes. Coupling Paper-Based Microfluidics and Lab on a Chip Technologies for Confirmatory Analysis of Trinitro Aromatic Explosives. Analytical Chemistry, 2014, DOI: 10.1021/ac403062y. 

       此类产品具有快速、廉价检测爆炸物的优势，特别适合于机场安检站使用。TNT和其他三硝基芳香族炸药会生产一些阴离子，当这些阴离子与OH^-或CH₃O^-离子反应时会形成不同的颜色。悉尼科技大学的卢卡斯·布拉聂斯（Lucas Blanes ）和他的研究团队，想使用这种颜色变化作为一种快速检测方法，在一种微流控纸质分析设备(μPAD)上来检验类似于TNT的爆炸性物品。该研究团队在滤纸上印刷了一些直径为5～10 mm的蜡环，作为确定爆炸物样品的区域，他们用不同浓度的NaOH和KOH对于蜡环内圈进行了处理。但是，研究人员也故意留有某些蜡环没有进行处理。每个设备的成本就一美分甚至更少，实际上类似于我们常用的试纸。

       为了测试处理过的炸药表面,他们在试纸表面上喷甲醇和水的混合,然后将试纸轻敷其上。如果有数十纳克（ng）的炸药存在,试纸的颜色就会几秒钟因为阴离子与试纸蜡环内侧的氢氧化物反应而出现变化。这种试纸的颜色变化，不会因为某些干扰化合物的存在而发生改变。干扰化合物包括如清洁剂、洗涤剂或其他类型的炸药。

       如此简便的炸药检测方法，其分析结果可靠吗？为了证明这一点研究人员用打孔器将未经处理的纸圈去除,再用溶剂提取有机化合物。然后他们用安捷伦（Agilent）科技公司制作的芯片设备来测试提取液。使用这种更加灵敏的技术,他们可以检测出7 ng的TNT。悉尼科技大学司法科学中心（Centrefor Forensic Science）的卢卡斯·布拉聂斯（Lucas Blanes ）和他的研究团队，一直在开发用于其他类型炸药检测的类似方法。布拉聂斯认为,这些类型的检测方法还能帮助发展中国家的警察，为其侦破案件提供低成本的法医分析工具。更多信息请浏览原文

Coupling Paper-Based Microfluidics and Lab on a Chip Technologies for Confirmatory Analysis of Trinitro Aromatic Explosives 

或者

http://cen.acs.org/articles/92/web/2014/05/Inexpensive-Paper-Device-Detects-Explosives.html 

原文摘要：

A new microfluidic paper-based analytical device (μPAD) in conjunction with confirmation by a lab on chip analysis was developed for detection of three trinitro aromatic explosives. Potassium hydroxide was deposited on the μPADs (0.5 μL, 1.5 M), creating a color change reaction when explosives are present, with detection limits of approximately 7.5 ± 1.0 ng for TNB, 12.5 ± 2.0 ng for TNT and 15.0 ± 2.0 ng for tetryl. For confirmatory analysis, positive μPADs were sampled using a 5 mm hole-punch, followed by extraction of explosives from the punched chad in 30 s using 20 μL borate/SDS buffer. The extractions had efficiencies of 96.5 ± 1.7%. The extracted explosives were then analyzed with the Agilent 2100 Bioanalyzer lab on a chip device with minimum detectable amounts of 3.8 ± 0.1 ng for TNB, 7.0 ± 0.9 ng for TNT, and 4.7 ± 0.2 ng for tetryl. A simulated in-field scenario demonstrated the feasibility of coupling the μPAD technique with the lab on a chip device to detect and identify 1 μg of explosives distributed on a surface of 100 cm².