“人工鼻”或“電子鼻”的工作原理與嗅覺形成相似，它由氣敏傳感器
、信號處理係統和模式識別係統三個部分組成。“人工鼻”獲得的信息代表了樣品中全部揮發物的總體分布，而不是某種或某幾種揮發物具體的含量。有資料顯示，“人工鼻”可廣泛用於工業生產的各個部門，如煙草業、化妝品、食品工業、石油化工、糧食貯存與加工、酒類和飲料、環保監測
、臨床診斷。此外，“電子鼻”還用於商檢、微生物鑒別、藥物分類與辨別
、宇航等部門，以及檢查爆炸物品、毒品與其他違禁物品等。

　　新人工鼻可同時檢測出多種分子

　　日前，美國斯坦福大學化學家表示，他們開發的利用熒光化合物和DNA（脫氧核糖核酸）製作“人工鼻”的新途徑，有望加速嗅覺傳感器進入大規模生產和大範圍應用的時代。他們相信，如果新的方法能夠達到所預期的效果，那麼新的“人工鼻”有朝一日可以用來探測從早期變質牛奶到高爆炸藥等各種物質。

　　通過將熒光化合物附著到DNA分fen子zi的de短duan鏈lian上shang，研yan究jiu人ren員yuan成cheng功gong地di研yan發fa出chu微wei小xiao的de傳chuan感gan器qi分fen子zi。這zhe些xie分fen子zi在zai檢jian測ce到dao某mou些xie物wu質zhi時shi，其qi顏yan色se會hui發fa生sheng變bian化hua，人ren們men利li用yong熒ying光guang顯xian微wei鏡jing可ke以yi觀guan察cha到dao分fen子zi顏yan色se的de改gai變bian。斯si坦tan福fu大da學xue化hua學xue教jiao授shou埃ai裏li克ke·庫ku爾er表biao示shi
，顏yan色se的de變bian化hua使shi得de新xin的de傳chuan感gan器qi傳chuan遞di出chu的de信xin息xi遠yuan遠yuan多duo於yu多duo數shu光guang學xue傳chuan感gan器qi傳chuan遞di的de信xin息xi，因yin為wei光guang學xue傳chuan感gan器qi通tong常chang隻zhi是shi檢jian測ce某mou種zhong特te殊shu的de分fen子zi。

　　庫爾說：“我們被強烈的顏色變化所吸引。令人感到驚訝的發現之一是用一個分子傳感器，我們能知道4種不同有機物揮發物之間的區別。因為傳感器對不同的揮發物顯示出了不同顏色。”

　　這種多用性分子傳感器成功的關鍵在於DNA的結構。DNA是shi含han有you生sheng命ming遺yi傳chuan密mi碼ma的de雙shuang螺luo旋xuan體ti
，也ye常chang常chang被bei稱cheng為wei扭niu曲qu的de架jia梯ti。兩liang條tiao由you糖tang和he磷lin酸suan鹽yan分fen子zi組zu成cheng的de長chang長chang的de平ping行xing鏈lian構gou成cheng了le架jia梯ti的de扶fu手shou，堿jian基ji分fen子zi對dui組zu成cheng了le梯ti級ji。堿jian基ji共gong有you4種
，它們有規律的組合含藏了遺傳的數據。

　　熒光分子在DNA中能相互“交流”

　　為獲得分子傳感器，研究人員研製出多種新的熒光化合物，並用熒光化合物取代DNA螺旋形雙鏈中的堿基對。熒光化合物共有7種

，他們從中任意選擇4種附著在DNA主幹上構成傳感器。應說明的是，他們隻利用了DNA的單螺旋體，這樣可以探測有機物的揮發物。

　　據悉

，斯坦福大學化學博士後研究員弗洛仁特·薩梅因借助DNA合成技術，按照7選4的任意組合
，獲得了2401種熒光化合物與DNA主幹合成的組合庫。隨後，研究小組對組合庫進行了篩選工作
，看看哪些組合有可能用於4種不同物質（氣態）的檢測。

　　用於檢測試驗的4種物質分別是一種廣泛使用的殺水草劑、一種研究和工業用溶劑、一yi種zhong用yong於yu防fang止zhi食shi品pin發fa黴mei和he生sheng菌jun的de抑yi製zhi劑ji
，以yi及ji一yi種zhong廣guang泛fan用yong於yu皮pi鞋xie拋pao光guang和he殺sha蟲chong劑ji等deng多duo種zhong產chan品pin的de添tian加jia劑ji。這zhe些xie物wu質zhi的de結jie構gou和he電dian子zi性xing質zhi極ji不bu相xiang同tong。

　　在篩選過程中，研究人員發現，熒光分子傳感器在有4zhongceshiwuzhicunzaidehuanjingzhongxianshichuleyingguangfanying。kuerbiaoshi，zheshitamenshoucichangshijiangfenzichuanganqiyongyuhuifawudetance，jieguobiaomingtamendegongzuozhuangkuanglianghao。

　　熒光分子傳感器探測表現突出的原因在於DNA螺旋體上堿基對相互接觸，它們之間以電脈衝的形式“交流”。當堿基對被熒光化合物取代後，這些物質依然相互接觸，能夠相互“交流”
，如此狀況為傳感器正常工作提供了關鍵條件。

　　研究人員還發現，分子傳感器另一個十分重要的工作條件是熒光化合物在DNA主幹上的排列順序。自然界中
，動物的種類不同，其DNA的排序也就不同。對於熒光化合物而言
，它們在DNA上的排序不同則發出的光的顏色也不相同。庫爾介紹說，他們觀察到了幾起實例：即使是使用相同的4種熒光化合物組合，如果它們的排列順序不同，對檢測物質的反應也就不相同。很明顯
，這些熒光化合物之間能相互“交流”
，不同的排列順序具有不同的表現。

　　最終目標將檢測出各種物質

　　庫爾表示

，他們長遠目標之一是開發出成套的傳感器，用於分析更加複雜的、範圍更廣泛的物質。由於傳感器的反應如此多樣——即使是一個分子也能探測4種不同的物質，因此有可能利用10個或20個或100個傳感器組成的傳感器組，探測眾多不同揮發物分子。

　　組zu合he成cheng具ju有you大da量liang熒ying光guang分fen子zi傳chuan感gan器qi的de設she備bei能neng夠gou將jiang探tan測ce儀yi的de應ying用yong從cong純chun粹cui的de有you機ji分fen子zi探tan測ce擴kuo展zhan至zhi實shi驗yan室shi外wai分fen子zi化hua合he物wu探tan測ce。在zai研yan究jiu人ren員yuan看kan來lai
，熒ying光guang分fen子zi與yuDNA合成傳感器組構成的探測器在外界使用最為有效。他們希望自己開發的傳感器最終能與其他部件（包括廉價的熒光顯微鏡）共同組成便攜式“人工鼻”探測設備。不過，研究人員目前還需要確定熒光分子傳感器的探測極限——物質被探測到的最小量。

　　另一個長遠目標是將這些傳感器“打印”到塑料上，如果“打印”出的點能夠清晰可見，那麼人們可以觀察到顏色變化。具體說來就是，人們可以在近紫外光下發現它們對所接觸的物質的反應（顏色變化），並通過與標準反應對比了解被檢測環境中存在的物質。

　　此外，庫爾他們還希望通過更多的研究
，能夠將熒光分子和DNA合成的傳感器用於探測液體中物質。庫爾認為，對自己而言，最有趣的可能是讓傳感器能夠“嗅出”生sheng物wu學xue上shang的de不bu同tong，也ye就jiu是shi顯xian示shi出chu那na些xie與yu疾ji病bing相xiang關guan的de不bu同tong細xi胞bao之zhi間jian的de差cha異yi，或huo者zhe環huan境jing中zhong不bu同tong有you害hai物wu的de差cha異yi，而er這zhe些xie將jiang可ke能neng是shi他ta們men近jin期qi研yan究jiu的de重zhong點dian。

　　庫爾表示：“我們要檢測出每種物質
，這是我們的最終目標。”