Beskontaktni sustav za detekciju droga na meksičkoj granici

Američki istraživači u Nacionalnom laboratoriju Pacific Northwest (PNNL) pri Ministarstvu energetike, stvorili su sustav koji detektira tragove fentanila, kokaina, eksploziva i drugih štetnih tvari u zraku.

Novi rezultati ispitivanja uređaja temeljenog na tehnologiji koju je izvorno razvio kemičar Robert Ewing s PNNL-a i njegovi kolege predstavljeni su na godišnjem sastanku Američkog društva za masenu spektrometriju 3. lipnja u Baltimoreu.

Tvrtka iz Silicijske doline BaySpec Inc. koja komercijalizira tehnologiju, stvorila je prijenosni uređaj opremljen PNNL tehnologijom. Na sastanku ASMS-a 2025. tvrtka je predstavila rezultate testa provedenog krajem prošle godine na američkom graničnom prijelazu između Meksika i Sjedinjenih Država u Nogalesu u Arizoni.

U laboratoriju kojim upravlja američka carinska i granična zaštita u Nogalesu, uređaj je uspješno korišten za probir i otkrivanje tragova fentanila, kao i drugih uobičajenih narkotika, uključujući metamfetamin, MDMA (ecstasy), kokain i ketamin.

Donja animacija prikazuje nekoliko molekula, ilustriranih crvenom, zelenom i žutom bojom, koje teku s lijeva na desno prema masenom spektrometru.

Nekoliko molekula fentanila, prikazanih crvenom bojom, prisutno je među obiljem drugih molekula (zeleno) u uzorku zraka. Ioni (prikazani žutom bojom) koje su uveli znanstvenici povezuju se s molekulama fentanila, odvajajući ih i prateći ih u maseni spektrometar.

Trenutačno se fentanil detektira izravno ili prevlačenjem prstom s površine radi kemijske analize, što se naziva kontaktno uzorkovanje, ili korištenjem obučenih pasa. Granično osoblje koje je usklađeno s znakovima ponašanja i drugim čimbenicima također igra ključnu ulogu.

Novi sustav izravno uzorkuje okolni zrak metodom poznatom kao beskontaktna detekcija i prikuplja molekule od interesa koje će se analizirati minijaturnim masenim spektrometrom. Instrument prethodno razvijen u PNNL-u koji detektira tragove para tvari veličine je malog hladnjaka, a proizvod testiran u Nogalesu dolazi u prijenosnoj kutiji veličine mikrovalne pećnice i teži manje od 20 kg.

Sustav razvijen u PNNL-u izuzetno je osjetljiv. U laboratoriju sustav može detektirati fentanil i druge tvari, uključujući kokain, metamfetamin i eksplozive poput TNT-a, PETN-a i nitroglicerina, na razinama od samo 10 dijelova na kvadrilijun. To je, prema istraživačima, ekvivalent identificiranju jedne borove iglice iz svih borova u državi Washington ili mogućnosti izvlačenja jednog novčića iz hrpe 17 milijuna puta veće od visine Mount Everesta.

Prijenosni sustav, iako nije toliko osjetljiv kao veći, teži i neprenosivi sustavi, i dalje detektira fentanil na razinama do 6 dijelova na trilijun, što je dovoljno da osjeti i najmanji trag tvari. Brz je, detektira fentanil unutar nekoliko sekundi u usporedbi s 5 do 30 minuta koliko je potrebno za analizu trenutnim metodama. Tehnologija također detektira analoge fentanila, tvari vrlo slične, ali neznatno prilagođene u ilegalnim laboratorijima u pokušaju da se izbjegne otkrivanje.

Nedavno istraživanje nadovezuje se na opsežno istraživanje na PNNL- u o detekciji para eksploziva i drugih materijala. Prije više od desetljeća, tim PNNL-a razvio je metode za detekciju droga i eksploziva na kratkim udaljenostima u zraku. Tijekom sljedećeg desetljeća tim je poboljšao sustav, poznat kao VaporID, kako bi detektirao tvari s udaljenosti od dva do dva i pol metra, ovisno o materijalu.

PNNL i BaySpec, tvrtka za proizvodnju instrumenata, surađuju već oko dvije godine. Znanstvenici BaySpeca smanjili su veličinu sustava i planiraju proizvesti komercijalni proizvod za otkrivanje narkotika i eksploziva kasnije ove godine. Tim PNNL-a nastavlja surađivati ​​s Ministarstvom domovinske sigurnosti na daljnjem razvoju tehnologije koja bi se mogla koristiti za provjeru tereta, prtljage, pošte ili ljudi.

Materijale poput fentanila i eksploziva može biti teško otkriti jer imaju nizak tlak pare, ne isparavaju brzo i oslobađaju vrlo malo molekula u zrak. Zbog toga ih je teško otkriti u većini okruženja, koja su obično puna drugih para poput parfema i kemikalija poput goriva.

VaporID tehnologija filtrira mnoge nebitne molekule, omogućujući znanstvenicima da se više usredotoče na tvari od interesa. Znanstvenici koriste ione za označavanje molekula od interesa. Ti ioni djeluju kao čuvari vrata, dajući električni naboj koji omogućuje samo tim molekulama da prođu u maseni spektrometar, gdje se identificiraju.

Ključ tehnologije je atmosferska protočna cijev koja pruža dodatni prostor i vrijeme molekulama fentanila za interakciju s ionima kako bi se mogle izolirati i identificirati. Dodatnih nekoliko sekundi u usporedbi s drugim sustavima daje istraživačima veću priliku za prikupljanje više vrlo rijetkih molekula od interesa.