Представьте: вместо уколов или долгих походов в лабораторию, вы сможете узнать о риске диабета, просто выдохнув в пакетик. Ученые из университета Пенсильвании (США) разработали именно такой быстрый и недорогой способ диагностики, который может революционизировать подход к выявлению диабета и преддиабета.
Традиционные методы выявления диабета и преддиабета (состояние, когда уровень сахара в крови уже выше нормы, но еще не достиг порога диабета) обычно требуют сдачи крови или других анализов, что часто отнимает время и деньги. Однако ученые предложили принципиально новый подход: анализировать выдыхаемый воздух. Разработка, описанная в Chemical Engineering Journal, представляет собой датчик, способный определить заболевание за считаные минуты.
Вместо того, чтобы искать глюкозу в крови, новый датчик ориентируется на ацетон. Ацетон — это побочный продукт, который наш организм выделяет при сжигании жира. Он всегда присутствует в дыхании человека, но повышенный уровень ацетона может указывать на диабет.
«Вам просто нужно выдохнуть в пакет, опустить туда датчик и подождать несколько минут, пока он выдаст результат. Это гораздо проще и удобнее, чем существующие методы», — объясняют авторы разработки.
Уже есть датчики для анализа дыхания, но они обычно требуют сложного лабораторного оборудования для интерпретации результатов, в то время как новый прибор выдает данные сразу.
Инновационность датчика — в его конструкции и материалах. Ученые использовали графен, полученный с помощью лазера. Представьте, что вы «пережарили» хлеб до угольно-черного состояния — похожим образом мощный CO2-лазер «выжигает» углеродсодержащие материалы (например, специальную полиимидную пленку), создавая очень пористый и структурированный графен. Регулируя мощность и скорость лазера, можно добиться идеальной структуры.
Пористый лазерный графен (ЛГ) отлично пропускает газ, что повышает шансы уловить нужные молекулы в дыхании, которое содержит много влаги. Однако сам по себе ЛГ не очень избирателен и может реагировать на разные газы. Поэтому его объединили с оксидом цинка, который в комбинации с графеном позволяет датчику точечно распознавать именно ацетон, игнорируя другие молекулы.
Однако еще одна проблема заключалась в том, что влажное дыхание могло мешать датчику, так как молекулы воды конкурировали бы с молекулами ацетона. Для этого исследователи создали специальную влагозащитную мембрану, которая пропускает ацетон, но блокирует воду, обеспечивая точность измерений.
Пока что для анализа нужно дышать прямо в пакет, чтобы избежать влияния окружающего воздуха. Но ученые уже работают над улучшением датчика, чтобы его можно было использовать, например, внутри маски, улавливая ацетон в конденсате.
Эта технология открывает широкие перспективы не только для индивидуальной диагностики диабета на ранних стадиях, но и для масштабных скринингов населения, что может значительно улучшить общественное здравоохранение. Возможность быстро, дешево и неинвазивно выявлять диабет и преддиабет позволит тысячам людей своевременно начать лечение и предотвратить серьезные осложнения.
Ранее Наука Mail рассказала, какая ходьба спасет гипертоников от инсультов и инфарктов.
