据了解,每年向海洋排放的垃圾达到了千万吨以上,其中塑料垃圾占据了80%。相关数据显示,差不多每一分钟就会有一卡车重量的塑料垃圾扔进海洋,每年有超800万吨的塑料被遗弃在海洋之中,它们加起来可以绕地球400多圈。
新型传感器芯片通过用芯片上的微型磁盘激光器发出的光照射样品来检测特定分子的存在。当光与感兴趣的生物标记物相互作用时,该激光的颜色或频率以可检测的方式移动。
为了对尿液样本进行检测,研究人员必须找出如何整合一种可以在液体环境中工作的激光。他们转向了光子材料氧化铝,因为当掺入离子时,它可用于制造在水的光吸收带之外的波长范围内发射的激光,,同时仍然能够精确检测生物标记物。
Garcia-Blanco说:“虽然基于激光的频移监测传感器已经存在,但它们通常具有不容易集成在小的一次性光子芯片上的几何形状。氧化铝可以很容易在芯片上单片制造,并且与标准的电子制造程序兼容。这意味着传感器可以大规模工业化生产。”
为了对尿液样本进行检测,研究人员必须找出如何整合一种可以在液体环境中工作的激光。他们转向了光子材料氧化铝,因为当掺入离子时,它可用于制造在水的光吸收带之外的波长范围内发射的激光,,同时仍然能够精确检测生物标记物。
Garcia-Blanco说:“虽然基于激光的频移监测传感器已经存在,但它们通常具有不容易集成在小的一次性光子芯片上的几何形状。氧化铝可以很容易在芯片上单片制造,并且与标准的电子制造程序兼容。这意味着传感器可以大规模工业化生产。”
同时根据有关研究显示,海洋中至少漂浮着5亿万多个塑料碎片,总质量超过26万吨。大部分塑料在海洋中被打碎、分解为直径不超过5毫米的颗粒,深度融进海洋的每一寸“肌肤”,深可侵入万米海底。垃圾污染日渐成为海洋“癌性病”。
在光学协会(OSA)的Optics Letters杂志中,由H2020欧洲项目GLAM(玻璃多路复用生物传感器)资助的多机构研究人员小组表明,这种新传感器可以在临床相关水平上对S100A4(一种与人类肿瘤发展相关的蛋白质)进行无标记检测。
而2020年,这样的破坏与伤害还在进一步加剧。据海洋保护组织发布的新报告,2020年至少有15.6亿个口罩流入海洋,这个对于医护人员和普通群众来说至关重要的抗疫武器,正成为海洋生物死亡和海洋环境污染的又一“元凶”。
使用微盘激光器,而不是其他类似传感器中使用的非激光环形谐振器,开启了前所未有的灵敏度之门。这种灵敏度来自于这样一个事实:激光的线宽比被动环形腔的共振要窄得多。一旦其他噪声源(如热噪声)被消除,此方法将允许在非常低的浓度下检测到来自生物标志物的非常小的频率偏移。
我们知道,一次性口罩不可降解,若随意乱丢,废弃口罩在环境中需要400至500年才能降解,对环境造成的危害难以估量。如果期间还被动物误食,不仅会直接导致动物饮食困难,甚至还会因为口罩上吸附的毒素与污染物而影响生存与繁育。
该研究小组负责人Sonia M.Garcia Blanco说:“目前测量生物标志物水平的方法既昂贵又复杂,需要在专门实验室进行活检和分析。我们开发的新技术为更快、超灵敏地检测生物标志物铺平了道路,这将使医生能够及时做出决定,从而改善包括癌症在内的医疗条件的个性化诊断和治疗。”
智能制造网认为,海洋垃圾的治理必须对海洋垃圾的来源、种类和数量等信息进行全面掌握,并采取有效措施进行预防与 Garcia-Blanco说:“这种生物传感器可以使即时医疗设备同时筛查各种疾病。它的操作简单,不需要复杂的样品处理或传感器操作,使其成为临床应用的理想选择。同时,这种传感器还具有非生物医学应用的潜力。例如,它还可用于检测不同类型的气体或液体混合物。”
其中,无人机、大数据、人工智能等在监测方面能展现出巨大作用,利用无人机对海洋进行垃圾巡查和数据收集,再经由人工智能、大数据等进行采集分析,能够对海洋垃圾有一个全面、准确的认识和掌握,从而制定出行之有效的治理手段。