Souprava pro detekci chemických látek Agentase - Agentase Chemical Agent Detection Kit - Wikipedia

The Souprava pro detekci agentasových chemických látek (CAD), dříve známý jako Fido C1 CAD Kit, je enzym - chemická detekční sada na bázi, která obsahuje šest různých senzorů, které jsou určeny k detekci konkrétních bojové chemické látky (CWA) a další toxické chemické kontaminanty na stopových úrovních. Souprava je dodávána v malém sáčku a dokáže detekovat přítomnost chemických látek během pěti minut.[1]

V roce 2004 byl jeden ze senzorů z Agentase CAD Kit, Agentase Nerve Agent Sensor, uznán americkou armádou jako jeden z deseti „největších vynálezů armády“ roku 2003.[2]

Dějiny

Vývoj sady Agentase CAD nejprve začal jako spolupráce mezi Alan Russell z University of Pittsburgh a vědci z Army Research Office (ARO), extramurální složka základního výzkumu US Army Research Laboratory (ARL).[3][4]

Russell zkoumal rozhraní mezi nimi enzymy a polymery a zkoumal, jak vytvořit polymerová houba materiál podobný detekci pH katalytická aktivita enzymů. Na počátku 90. let oslovil Russell ARO s návrhem výzkumu prozkoumat řadu enzymů, které měly různé reakce na teplotu a tlak. Vědci z ARO tento návrh přijali a koordinovali výzkumné úsilí s University of Pittsburgh.[3][4] Společné úsilí vedlo k objevení funkčního katalyzátoru ukládání do vyrovnávací paměti systém, který dokáže detekovat přítomnost nervové látky a Russell publikovali příspěvek, který tento objev zveřejnil v roce 2002.[5]

Po publikaci Agentura pro obranné výzkumné projekty (DARPA) a Agentura pro omezení ohrožení obrany (DTRA) usnadnil proces přeměny tohoto objevu na komerčně životaschopný produkt, což vedlo k vývoji ručního senzoru Nerve Agent Sensor, senzoru ve tvaru pera s polymery obsahujícími enzymy na špičce, který by dokázal identifikovat přítomnost nervových látek jako VX a sarin se změnou barvy ze žluté na červenou. Russell a jeho bývalý student Keith LeJeune poté spoluzaložili soukromou společnost s názvem Agentase LLC na výrobu senzorů na bázi enzymů.[3][4][6]

V roce 2003 vyvinula Agentase LLC válečnou krev a blistrový prostředek senzory, které dokážou detekovat přítomnost hořčičný plyn a další kyanovodík a chlorkyan - agenti na základě.[6] Přibližně ve stejnou dobu společnost vylepšila schopnosti senzoru nervových agentů vyvinout biopolymerní utěrku nervových agentů, biosenzor na bázi enzymů, který dokáže detekovat nervové látky na površích, v roztoku a ve vzduchu.[7] S pomocí programu vyvinutého hlavním vědcem ARL Stephenem Leeem, který prosazoval dekontaminaci a ochranu před chemickou válkou, Americká obranná zpravodajská agentura vyslal nervové senzory Agentase a její senzory krve a puchýřů ve válce v obou Irák a Afghánistán.[4][8]

Do roku 2005 sestavila Agentase LLC soupravu Agentase CAD Kit, která spojila nervové senzory se senzory krve a puchýřů do jediné soupravy. Souprava Agentase CAD byla uvedena na trh nejen pro Americké ministerstvo obrany ale také na pohotovost záchranáři a chemičtí pracovníci, kteří manipulovali s nebezpečnými materiály.[6]

Na konci dvacátých let vyvinula Agentase LLC s podporou Army Research Laboratory sprej Agentase Chemical Agent Disclosure (CAD), produkt na bázi spreje, který detekoval přítomnost nervových látek a určoval jejich umístění na površích.[9][10][11] Agentase LLC později získala Systémy FLIR v roce 2010.[12]

Senzory

Senzor nervového agenta

Senzor nervových agentů detekuje přítomnost specifických chemických látek podle hodnoty úrovně pH cíle pomocí hydrolytické enzymy. Dříve použití katalytických hydrolýzních reakcí k degradaci nervových látek čelilo problémům v důsledku následné tvorby kyseliny, která vedla k prudkému poklesu hodnot pH. Vysoké koncentrace nervové látky způsobily vyrovnávací kapacita překročit a pH drasticky poklesnout. Aby se pH udrželo v optimálním rozmezí, použil senzor nervového agenta materiál s nízkou molekulovou hmotností, který by se přeměnil na základnu, pouze když byl požadován, tj. Když byl substrát hydrolyzován a pH začalo klesat. Senzor používal enzym produkující kyselinu v kombinaci s enzymem produkujícím bázi, každý s různými profily aktivity závislými na pH, takže relativní rychlosti každého enzymu se měnily se změnou pH, což způsobilo stabilizaci úrovní pH.[5]

Díky své vysoké citlivosti prokázal senzor nervových látek značnou odolnost vůči faktorům prostředí, jako jsou vysoké teploty, i proti rušení jinými sloučeninami. Má také trvanlivost dva až tři roky.[2]

Nervový agent snímající biopolymerový ubrousek

Nerve Agent Sensing Biopolymer Wipe působí jako biosenzor, který je schopen detekovat specifické nervové látky na površích, v roztoku a ve vzduchu. Udržuje dynamickou rovnováhu pH využitím katalytické aktivity enzymu produkujícího báze a enzymu produkujícího kyselinu v závislosti na pH. Produkce kyseliny pochází z butyrylcholinesteráza (BChE) -katalyzovaný butyrylcholin hydrolýza, zatímco výroba báze pochází z ureáza -katalyzovaný močovina hydrolýza. Jsou-li aktivní oba enzymové systémy, zůstává pH konstantní. Přítomnost nervového agenta však způsobuje cholinesteráza stát se potlačeno a hydroxidový ion produkce z hydrolýzy močoviny rychle zvyšuje hladinu pH.[7]

Ubrousek z biopolymeru vykazoval několik pozoruhodných charakteristik, včetně vysoké citlivosti na CWA, odolnosti vůči vysokým teplotám, téměř okamžité odezvy a trvanlivosti až pět let.[8]

Úkon

Záchranáři mohli tuto soupravu použít k provedení povrchového křížového vyšetření na přítomnost nerv (Série G a V), krev (AC) a puchýř (AC) činidla, kyseliny, zásady, aldehydy a oxidační činidla.[13] Souprava Agentase fungovala podobně jako žhavá tyč. Operátor praskl ampulku uvnitř válce senzoru, který uvolnil roztok enzymu do houby. Houba byla poté nanesena přímo na povrch pro odběr vzorků. Každý senzor poskytoval barevné kódy, aby pracovníci chemickým detekcím mohli porozumět výsledkům bez rozsáhlých školení a dovedností. Souprava byla použita v řadě vojenských scénářů, scénářů pro vymáhání práva a v případě nouze.[14]

Reference

  1. ^ „Agentase ™ C1 (dříve Fido C1 CAD Kit)“. CBRNE Tech Index. Citováno 30. srpna 2018.
  2. ^ A b „Detektor nervových agentů pojmenoval jeden z 'největších vynálezů armády'". ScienceBlog. 22. června 2004. Citováno 30. srpna 2018.
  3. ^ A b C „Lidé doby“. University of Pittsburgh University Times. 8. července 2004. Citováno 30. srpna 2018.
  4. ^ A b C d „Základní investice armády mají dnes dopad na vědu zítřka“. Výzkumná laboratoř americké armády. 5. února 2013. Citováno 30. srpna 2018.
  5. ^ A b Russell, Alan; Erbeldinger, Markus; DeFrank, Joseph; Karr, Joel; Drevon, Geraldine (5. února 2002). „Katalytické pufry umožňují snímání nervových látek založené na inhibici pozitivní odezvou“. Biotechnologie a bioinženýrství. 77 (3): 352–357. doi:10,1002 / bit. 10152. PMID  11753944.
  6. ^ A b C Davis, Christopher (15. prosince 2003). „Ministerstvo obrany testuje senzory nervových agentů agentázy“. Pittsburgh Business Times. Citováno 30. srpna 2018.
  7. ^ A b Erbeldinger, Markus (duben 2003). "Nervový agent snímající biopolymerový ubrousek". Agentase - prostřednictvím Centra technických informací obrany.
  8. ^ A b Decker, Gilbert; Beaudet, Robert; Dalal, Siddhartha; Davis, Jay; Forster, William; Singley, George (leden 2012). „Zlepšení základního výzkumu armády: Zpráva skupiny odborníků o budoucnosti armádních laboratoří“. RAND Corporation.
  9. ^ Historie výzkumné laboratoře americké armády. 2017. str. 72. ISBN  9780160942310.
  10. ^ „Out, Damn'd Spot“ (PDF). CBRNe svět: 48–52, 97. Jaro 2010. Archivovány od originál (PDF) dne 2018-08-31. Citováno 2018-08-30.
  11. ^ "Agentase Disclosure Spray" (PDF). Aplikované řešení odezvy. Citováno 30. srpna 2018.
  12. ^ „Agentase LLC (společnost ICx získaná společností FLIR Systems)“. Inovační práce. Citováno 30. srpna 2018.
  13. ^ „Agentase C1 (dříve Fido C1 CAD Kit)“. CBRNE Tech Index.
  14. ^ „Souprava pro detekci polních chemických látek“. smhgroup.com.