Магнітний резонанс виявляє фентаніл через упаковку

Американські дослідники під керівництвом Майкла Мелоуна розробили революційний метод виявлення фентанілу гідрохлориду всередині запечатаних непрозорих контейнерів та упаковок за допомогою технології магнітного резонансу. Цей підхід може знайти застосування в аеропортах, на прикордонних переходах, поштових відділеннях та інших місцях контролю.

Фентаніл став причиною смерті сотень тисяч людей по всьому світу з 2015 року. Наразі виявлення цього наркотику під час перехоплення здійснюється за допомогою раманівської спектроскопії або хімічних тест-смужок, які потребують прямого доступу до зразків. Новий метод дозволяє обійти цю проблему.

Дослідники використовують спектроскопію ядерного квадрупольного резонансу. Ця технологія надсилає радіочастотний імпульс з частотою, що відповідає енергії переходу цільового ядра. Якщо цільові ядра присутні в зразку, прилад отримує у відповідь детектований та хімічно специфічний магнітний сигнал.

Для фентанілу ключовими цільовими ядрами є природно поширені ізототи азоту та хлору. Ці елементи входять до складу молекули фентанілу гідрохлориду і створюють унікальний магнітний відбиток, який можна розпізнати за допомогою спеціального обладнання.

Ефективні спектрометри ядерного квадрупольного резонансу коштують лише кілька тисяч доларів і не потребують надпровідних магнітів або екстремальних температур. Це робить технологію доступною для широкого використання в системах безпеки та контролю.

Метод має певні обмеження. Товста металева обгортка може блокувати виявлення наркотику. Крім того, детектор повинен знаходитися в межах кількох сантиметрів від наркотичних речовин для ефективного сканування. Незважаючи на ці технічні обмеження, автори дослідження вважають, що технологія може допомогти виявляти та перехоплювати великі партії фентанілу.

Дослідження демонструє можливості неінвазивного виявлення наркотичних речовин без необхідності розкривати підозрілі упаковки або контейнери. Це значно спрощує процедури контролю та підвищує безпеку персоналу, який працює з потенційно небезпечними речовинами.

Технологія ядерного квадрупольного резонансу базується на взаємодії ядер атомів з електричними полями в молекулах. Кожна речовина має унікальний спектральний відбиток, що дозволяє точно ідентифікувати конкретні сполуки навіть у складних сумішах.

Фентаніл гідрохлорид особливо підходить для виявлення цим методом через наявність атомів азоту та хлору з відповідними ядерними властивостями. Ці ядра мають квадрупольні моменти, які взаємодіють з градієнтами електричного поля в кристалічній решітці речовини.

Практичне застосування нової технології може охоплювати різні сфери. В аеропортах спектрометри можуть сканувати багаж без його розкриття. На кордонах обладнання дозволить перевіряти вантажі в контейнерах. Поштові служби зможуть виявляти підозрілі посилки без порушення їх цілісності.

Дослідники підкреслюють, що метод є мультимодальним, тобто може поєднуватися з іншими технологіями виявлення для підвищення точності та надійності результатів. Комбінування різних підходів дозволяє компенсувати обмеження кожного окремого методу.

Розробка нових методів виявлення фентанілу є критично важливою через масштаби кризи, спричиненої цим синтетичним опіоїдом. Фентаніл у десятки разів потужніший за морфін і може бути смертельним навіть у мікроскопічних дозах.

Автори дослідження зазначають, що технологія потребує подальшого вдосконалення для розширення діапазону виявлення та підвищення чутливості. Робота над покращенням алгоритмів обробки сигналів та оптимізацією апаратного забезпечення триває.

Результати дослідження опубліковані в науковому журналі PNAS Nexus. Робота представляє значний крок вперед у розвитку технологій безконтактного виявлення наркотичних речовин та може стати важливим інструментом у боротьбі з незаконним обігом фентанілу.