Российские ученые из Российской академии наук (РАН) создали датчик, основанный на графене и полимерных материалах, который способен мгновенно определять состав воздуха, выдыхаемого человеком. Согласно их исследованиям, этот прибор может выявлять признаки таких заболеваний, как сахарный диабет, сердечная недостаточность и ряд других хронических недугов, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.
Анализ воздуха, который человек выдыхает, является неинвазивным способом диагностики, широко применяемым в медицине для оценки функционирования легких, выявления разных патологий, а также контроля воспалительных и биохимических изменений в организме. До настоящего времени большинство медицинских сенсоров фокусировались исключительно на измерении физических параметров дыхания, таких как частота дыхания, пульс, насыщенность крови кислородом и давление.
Тем не менее в выдыхаемом воздухе содержатся химические индикаторы, способные отражать изменения в состоянии организма. Исследователи из Института физики полупроводников (ИФП) имени А. Ржанова СО РАН (Новосибирск) вместе с коллегами из Объединенного института высоких температур РАН (Москва) создали сенсор, базирующийся на графене и полимере, который с высокой точностью определяет химический состав выдыхаемого воздуха.
К примеру, при сахарном диабете и некоторых сердечных заболеваниях в составе выдоха возрастает концентрация ацетона, а при патологиях почек – уровень аммиака. Однако существующие приборы для анализа выдыхаемого воздуха зачастую обладают недостаточной чувствительностью либо сложностью в использовании, и доступны преимущественно в медицинских учреждениях. По словам руководителя проекта и ведущего научного сотрудника лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП имени А. Ржанова СО РАН, Ирины Антоновой, разработка новых сверхчувствительных устройств является особенно актуальной и востребованной.
Компактное медицинское устройство, созданное российскими специалистами, представляет собой тонкую пленку, напечатанную на обычной офисной бумаге. Его применение позволяет оценивать здоровье пациентов с заболеваниями, связанными с нарушениями сердечной деятельности, повышенным уровнем глюкозы в крови, астмой и другими болезнями, а также определять необходимость обращения к врачу. Сенсор можно прикрепить к телу либо к обычной медицинской маске, что облегчает его использование в больницах для непрерывного контроля дыхания, например, в ходе оперативных вмешательств.
«Устройство дает возможность получить спектр выдыхаемого воздуха, в котором просматриваются пики ацетона, воды и, предположительно, этилена. Благодаря высокой чувствительности датчика можно даже отследить незначительное повышение уровня глюкозы после приема пищи, фиксируя время, за которое организм справляется с нагрузкой и возвращается к первоначальному состоянию», — пояснила Ирина Антонова.
Ярослав Растяпин, аспирант ИФП СО РАН, является одним из создателей данного сенсора.