Учёные Российской академии наук (РАН) создали сенсор на основе графена и полимерного материала, который способен моментально проводить анализ состава выдыхаемого воздуха человека. Согласно их исследованиям, устройство помогает обнаруживать признаки сахарного диабета, сердечной недостаточности и иных хронических заболеваний, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.
Диагностика с использованием анализа выдыхаемого воздуха — это неинвазивный подход в медицине, применяемый для оценки работы лёгких, выявления разных заболеваний, отслеживания воспалительных процессов и биохимических изменений в организме. Ранее большинство медицинских сенсоров измеряли лишь физические параметры дыхания, такие как частота вдохов, пульс, насыщение крови кислородом и давление.
Однако выдыхаемый воздух содержит также химические маркеры, которые могут свидетельствовать о происходящих изменениях в организме. Исследователи из Института физики полупроводников (ИФП) имени А. Ржанова СО РАН (г. Новосибирск) совместно с Объединённым институтом высоких температур РАН (г. Москва) разработали сенсор на основе графена и полимера, обеспечивающий высокоточную оценку химического состава выдоха. «К примеру, при диабете и некоторых сердечных заболеваниях наблюдается увеличение концентрации ацетона в выдохе, а при почечных нарушениях — повышается уровень аммиака.
Ранее существовавшие сенсоры для анализа выдыхаемого воздуха зачастую характеризовались недостаточной чувствительностью или были слишком сложны в использовании и доступны только в лечебных учреждениях. Поэтому создание новых сверхчувствительных приборов становится особенно актуальным», — отметила руководитель проекта, получившего поддержку РНФ, ведущий научный сотрудник лаборатории физики и технологии трёхмерных наноструктур ИФП им. А. Ржанова СО РАН, Ирина Антонова.
Разработанное российскими специалистами компактное медицинское устройство представляет собой тонкую плёнку, нанесённую на обычную офисную бумагу.
Этот прибор позволяет оценить состояние здоровья пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, повышенным уровнем глюкозы, астмой и другими хроническими патологиями, а также определить необходимость обращения к врачу. Сенсор можно прикрепить к телу или обычной медицинской маске, что делает его полезным для применения в больницах, например, для постоянного контроля дыхания во время хирургических вмешательств.
«Прибор фиксирует спектр выдыхаемого воздуха, в котором можно выделить пики ацетона, воды и, вероятно, этилена. Благодаря высокой чувствительности датчика можно даже отследить простое повышение уровня глюкозы после приёма пищи, фиксируя время, необходимое организму для усвоения сахара и возвращения к нормальным показателям», — рассказала Антонова.
Ярослав Растяпин, аспирант ИФП СО РАН и один из авторов сенсора. ©