Американские ученые создали систему для выявления гриппа по анализу выдыхаемого воздуха. О своей разработке исследователи рассказывают в статье, опубликованной в журнале Sensors.

В дыхании человека, который страдает определенным заболеванием, могут присутствовать биомаркеры, указывающие на наличие болезни. Например, у пациентов с астмой повышена концентрация оксида азота в выдыхаемом воздухе, а у диабетиков в дыхании присутствует ацетон. Проанализировав медицинскую литературу, авторы новой работы определили, что грипп связан с наличием изопрена и аммиака в выдыхаемом воздухе, а также с увеличенным содержанием оксида азота. На основе этих данных инженеры создали устройство, которое анализирует дыхание пациента и содержащиеся в нем биомаркеры.

UT Arlington

Новая система отдаленно напоминает индикаторные трубки, которые полиция использует для того, чтобы определить степень опьянения водителей. Пациенту необходимо просто выдохнуть в устройство с тремя полупроводниковыми датчиками для регистрации связанных с гриппом соединений. Эти датчики представляют собой вещество с нанокристаллической структурой, которое подобрано так, что при прохождении газа через сенсор, молекулы содержащихся в нем биомаркеров сорбируются датчиком и меняют электропроводимость вещества.

В частности, исследователи разработали новый сенсор, который может одновременно определять присутствие двух веществ. Для этого они использовали гексагональную модификацию оксида вольфрама (WO₃), который при нагреве до температуры 150 градусов Цельсия чувствителен к оксиду азота, а при нагреве до 350 градусов Цельсия — к изопрену.

Реакция гексагональной модификации оксида вольфрама на различные газы с концентрацией 1 ppm при температуре 350 градусов Цельсия. Слева — газ, справа — чувствительность. Pelagia-Irene Gouma et al / Sensors, 2017

Создатели устройства отмечают, что соединение нескольких сенсоров в одном приборе позволит в будущем диагностировать грипп у пациента на ранней стадии, а также отследить изменение концентрации разных веществ в дыхании. На данный момент система, представляющая собой три датчика со встроенной схемой считывания и цепью управления нагревателя, является скорее первым шагом к полноценным беспроводным респираторным трубкам для выявления инфекции. Тем не менее, ученые говорят о том, что производство таких устройств не требует больших денежных затрат, а это значит, что в будущем, после некоторых доработок, оно может появиться в аптеках. Больные смогут приносить прибор домой, выдыхать воздух на систему сенсоров, после чего данные будут передаваться в центральную систему для интерпретации.

Недавно американские ученые создали универсальный сенсор, который может в режиме реального времени измерять концентрацию в крови молекул-мишеней. В будущем он поможет фармакологами увидеть как быстро усваивается лекарственный препарат, а физиологам — отследить распространение гормонов и метаболитов в крови.

Автор: Кристина Уласович