МОСКВА, 16 апр – РИА Новости. Ученые из Российской академии наук создали датчик, который по одному выдоху способен распознать признаки диабета, сердечной недостаточности и других хронических заболеваний, сообщает Российский научный фонд.
Как это работает?
Датчик выполнен в виде тонкой гибкой пленки на основе графена и полимера, которую печатают на обычной бумаге. Когда человек выдыхает, мельчайшие частицы испарений (ацетон, аммиак, водяной пар) оседают на графеновой поверхности. Это взаимодействие меняет способность материала проводить электрический ток. Прибор фиксирует эти изменения, строя уникальный химический спектр выдоха.
«
"Устройство позволяет получить спектр выдыхаемого воздуха, в котором можно увидеть пики ацетона, воды и, предположительно, этилена", — рассказала руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН Ирина Антонова.
© Фото : ИФП СО РАН/Артем Иванов
Аспирант ИФП СО РАН, один из разработчиков сенсора, Ярослав Растяпин
Ацетон на выдохе — маркер диабета и проблем с сердцем
При нарушении обмена веществ организм начинает вырабатывать летучие соединения, которые выходят с дыханием.
Например, при сахарном диабете и сердечной недостаточности в выдохе резко повышается уровень ацетона, а при проблемах с почками увеличивается концентрация аммиака.
Новый датчик замечает даже минимальные колебания этих веществ. В ходе испытаний с участием 32 добровольцев (обычных людей, больных диабетом и пациентов после инфаркта) устройство безошибочно выявило пик ацетона у больных.
Вдобавок сенсор способен уловить скачок глюкозы даже у здорового человека после еды и отследить, за какое время организм справился с этой "сахарной нагрузкой" и вернулся к норме.
© Фото : ИФП СО РАН/Ирина Антонова
Один из разработчиков сенсора, научный сотрудник ИФП СО РАН Артем Иванов
Маска и медицинский гаджет
Ученые видят широкий спектр применения своей разработки. Благодаря гибкости и минимальному весу датчик можно закрепить прямо на теле или встроить в обычную медицинскую маску. В таком виде устройство может быть полезно:
- В больницах — для непрерывного мониторинга состояния пациента во время операций.
- В быту — для ранней домашней диагностики. Человек сможет самостоятельно проверить, есть ли повод идти к врачу.
- В перспективе (после доработки) — для контроля состояния пилотов, пожарных или водолазов.
© Фото : ИФП СО РАН/Артем Иванов
Сенсор на медицинской маске, на графике показано изменение сигнала при выдохе
Дешево и сердито
Отдельный плюс технологии — относительно низкая себестоимость. В отличие от сложных ферментных зарубежных аналогов, здесь используется струйная печать графеновыми чернилами на бумаге.
Как отмечают разработчики, сами сенсоры при массовом производстве будут стоить очень дешево. Основная задача на будущее — создать миниатюрное считывающее устройство и приложение для смартфона. Это сделает технологию доступной для персонализированной медицины и домашнего использования каждому.
© Фото : ИФП СО РАН/Артем Иванов
2D принтер, с помощью которого печатают сенсоры
Может уже запустим?
Несмотря на положительные результаты лабораторных тестов, технология пока не готова к массовому запуску.
Как пояснила Ирина Антонова, для снятия точного химического состава пока требуется медленный и продолжительный выдох, нехарактерный для обычного дыхания.
На данный момент созданы только лабораторные образцы, и следующий этап работы ученых — адаптировать сенсор для считывания маркеров в процессе естественного дыхания.