В мировом масштабе 43% больных диабетом (примерно 252 миллиона человек) не знают о своём заболевании. Диагноз во многих случаях ставится поздно, так как традиционные тесты требуют времени затрат и необходимости обращения в медицинское учреждение.
Сегодня диабет можно выявить с
помощью дыхания. И это лишь начало.
Новый дыхательный сенсор: диагностика без лаборатории
Группа исследователей под руководством доцента факультета инженерии Хуанью («Ларри») Чэна из Университета штата Пенсильвания разработала сенсор, который способен по образцу дыхания за несколько минут определить диабет и предиабет. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal.Принцип использования прост:
образец дыхания собирается в специальный пакет, затем этот пакет соприкасается
с сенсором, и результат становится известен за короткое время. Никакого анализа
крови и лабораторного обследования не требуется.
Что такое ацетон и почему он есть в дыхании?
Обычные тесты на диабет измеряют уровень глюкозы в крови, а новая технология использует иной подход: анализирует ацетон в дыхании.Ацетон — это естественное
вещество, образующееся при расщеплении жиров. В дыхании здорового человека он
тоже присутствует в небольшом количестве. Но если его уровень превышает 1 часть
на 1,8 миллиона, это указывает на риск диабета.
Почему это маленькое устройство такое «умное»?
Эффективность сенсора связана с материалами, из которых он изготовлен. Для его создания учёные использовали так называемый лазерно-индуцированный графен. Это специальный графеновый слой, сформированный лазером на полиамидной плёнке, обладающий пористой структурой и способный удерживать молекулы газа.Однако сам по себе графен не
обладает достаточной селективностью, чтобы отличать ацетон от других газов.
Поэтому к материалу был добавлен оксид цинка. Эта комбинация делает сенсор
чувствительным именно к ацетону и нечувствительным к другим веществам.
Ещё одной проблемой оказалась
высокая влажность в дыхании: молекулы воды могли вытеснять ацетон и искажать
результаты. Чтобы этого избежать, исследователи покрыли устройство селективной
мембраной — специальным слоем, который не пропускает воду, но позволяет
проходить ацетону.
Во что может превратиться эта технология в будущем?
Сейчас устройство требует сбора дыхания в специальный пакет. Но на следующем этапе планируется разработка сенсора, который можно будет размещать прямо под носом или встраивать в маску.Самое интересное заключается в
том, что эта технология может использоваться не только для раннего выявления
диабета, но и для персонального мониторинга здоровья. Ведь уровень ацетона
зависит от питания человека, физической активности и образа жизни. Это означает, что в будущем сенсор сможет показывать:
- Насколько
соответствует вам ваша диета;
- Как спортивные
нагрузки влияют на организм;
- Даже каким образом голодание или потребление углеводов отражается на состоянии организма.
«Если мы сможем понять, как
уровень ацетона меняется в зависимости от диеты и физической активности, то эта
технология станет полезной не только для диагностики, но и для ежедневного
контроля здоровья», — подчёркивает Ларри Чэн.
Будущее без уколов для постановки диагноза возможно?
Благодаря этой технологии:- Люди смогут
контролировать своё здоровье без боли и дискомфорта;
- Риск диабета
будет выявляться заранее;
- Осложнения
диабета удастся снизить или предотвратить;
- Контроль за здоровьем станет более доступным и персонализированным.
Проект финансируется Национальным
институтом здравоохранения США (NIH) и Национальным научным фондом США (NSF). Команда уже
работает над коммерческой версией устройства.
Предотвращение диабета может оказаться так же близко, как один вдох.
Источник: New breath sensor detects diabetes quickly and easily - sciencedaily.com