Ni Pesach Benson • Disyembre 2, 2025
Jerusalem, 2 Disyembre, 2025 (TPS-IL) — Nakabuo ang mga siyentipiko sa Israel ng isang gas sensor na kayang makilala ang mga “mirror image” na molekula sa hangin, isang makabagong teknolohiya na may potensyal na baguhin ang medikal na pagsusuri, kontrol sa kalidad ng pagkain at inumin, pagmamanman sa kapaligiran, at parmasyutiko, ayon sa anunsyo ng Hebrew University of Jerusalem.
Sa pamamagitan ng pagtukoy sa mga banayad na pagkakaiba sa estruktura ng mga bolatil na compound, ang mga sensor ay maaaring magbigay ng non-invasive na breath tests para sa mga sakit tulad ng lung cancer o diabetes, subaybayan ang mga pagbabago sa kalagayan ng sakit sa paglipas ng panahon, at matiyak ang pagkakapareho ng lasa at aroma sa pagkain at pabango. Maaari rin itong makatulong sa pagtukoy ng pagkasira o kontaminasyon bago umabot ang mga produkto sa mga mamimili.
Ang mga mirror-image na molekula, na tinatawag ding chiral molecules, ay mga pares ng molekula na may parehong kemikal na formula ngunit nakaayos na parang kaliwa at kanang kamay — magkapareho sa komposisyon ngunit hindi maaaring ipatong sa isa’t isa. Kahit na halos magkapareho ang hitsura, ang dalawang anyo ay maaaring magkaroon ng napaka-ibang epekto, tulad ng paglikha ng magkakaibang amoy, lasa, o biological na tugon.
Ang pag-aaral, na naglalarawan ng disenyo, pagsusuri, at potensyal na aplikasyon ng mga sensor, ay nailathala sa peer-reviewed na journal na Chem. Eur. J.
Gumagamit ang sensor ng carbon nanotubes na may espesyal na dinisenyong sugar-based receptors, na kumikilos na parang molecular lock-and-key upang makipag-ugnayan sa mga tiyak na kemikal sa hangin. “Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng sugar coating, nakabuo kami ng isang tumpak na kemikal na arkitektura sa paligid ng sensor na kayang makipag-ugnayan kahit sa mga mahihinang nakabinding na scent molecules,” sabi ni Prof. Shlomo Yitzchaik, isa sa mga superbisor ng pag-aaral.
Pinangunahan ng koponan ng pananaliksik sina Ariel Shitrit at Yonatan Sukhran sa ilalim ng gabay nina Yitzchaik at Prof. Mattan Hurevich, ipinakita nila na ang mga sensor ay kayang malinaw na makilala ang mga mirror-image na anyo ng limonene at carvone, dalawang karaniwang scent molecules, habang walang reaksyon sa mga katulad na anyo ng α-pinene. Kapansin-pansin, natukoy ng mga sensor ang (–)-limonene molecule sa mga konsentrasyon na kasing baba ng 1.5 parts per million, halos sampung beses na mas sensitibo kaysa sa maraming katulad na pamamaraan.
Ang bisa ng mga sensor ay nagmumula sa interaksyon sa pagitan ng sugar-coated nanotubes at mga molekula sa hangin. Sa paggamit ng mga electrical measurements na pinagsama sa computer simulations sa pakikipagtulungan sa Technical University of Dresden at Friedrich Schiller University Jena sa Germany, natuklasan ng mga mananaliksik na ang bawat molecular mirror image ay bahagyang naiiba ang pagkakabind sa receptor. Ang mga maliliit na pagkakaibang ito ay nagbabago sa paggalaw ng electron sa nanotubes, na nagreresulta sa mga nasusukat na pagbabago sa electrical signal.
“Ang pag-unawa kung paano nakakaapekto ang estruktura ng molekula sa pagganap ng sensor ay nagbibigay sa amin ng blueprint para sa pagdidisenyo ng mas mahusay na artificial smell receptors,” sabi ni Hurevich. Sa pamamagitan ng pagsusuri ng iba’t ibang disenyo ng receptor, natukoy ng koponan ang mga kemikal na katangian na nagpapabuti sa selectivity, na nagbubukas ng daan para sa mas tumpak at maraming gamit na mga sensor.
Ang pananaliksik ay bahagi ng European SMELLODI consortium, na nag-aaral ng mga ugnayan sa pagitan ng body odor, perception ng amoy, at mga pisyolohikal at emosyonal na estado. Ang non-invasive na pagsusuri ng mga bolatil na organic compounds — kabilang ang mga mirror-image molecules — ay isang pangunahing layunin ng proyekto, na may potensyal na aplikasyon sa pagmamanman ng kalusugan, kaligtasan sa kapaligiran, at industriya.
Ang pagbabago ng mga sugar molecules, na karaniwang natutunaw sa tubig, sa matatag at functional na gas sensors ay nagbigay ng malaking hamon sa kimika at inhinyeriya. Nalampasan ito ng koponan sa pamamagitan ng paglikha ng isang two-part system: adjustable sugar-based receptors na kemikal na nakakabit sa carbon nanomaterials. Ang disenyo ay maaaring i-tune sa pamamagitan ng pagbabago ng sugar “frame” o mga kemikal na grupo na nakakabit dito, na nagbibigay-daan sa mga nakatakdang kakayahan sa pagtuklas.
Sa labas ng healthcare at pagkain, ang mga sensor ay maaaring magkaroon ng aplikasyon sa pagmamanman ng kapaligiran at parmasyutiko. Maaari nilang matukoy ang mga pollutant sa hangin o mga pagtagas ng kemikal sa napakababang antas, na nagpapabuti sa kaligtasan para sa mga tao at ekosistema. Sa paggawa ng gamot at pananaliksik sa kemikal, ang mga sensor ay maaaring mag-verify ng purong komposisyon ng mga chiral molecules, na madalas ay may iba’t ibang biological na epekto depende sa kanilang mirror-image na anyo, na tumutulong upang matiyak na ang mga produkto ay ligtas at epektibo.
Sa hinaharap, naniniwala ang mga mananaliksik na ang mga computational tools, kabilang ang advanced physics simulations at machine learning, ay maaaring pabilisin ang paglikha ng mga Bagong disenyo ng receptor, na nagpapalawak ng saklaw ng mga detectable airborne molecules at kanilang mirror-image na anyo.
“Ipinapakita ng aming trabaho na ang maliliit na pagbabago sa estruktura ng molekula ay maaaring maitala nang maaasahan gamit ang sugar-coated nanotubes,” sabi ni Shitrit. “Binubuksan nito ang pinto sa mga electronic sensing systems na dati ay itinuturing na imposibleng mangyari.”