Senzor na bazi grafena i polimera, koji može trenutno da analizira sastav vazduha koji čovek izdiše, razvili su naučnici Ruske akademije nauka (RAN). Prema njihovim navodima, uređaj otkriva znake dijabetesa, srčane insuficijencije i drugih hroničnih bolesti.
Analiza izdahnutog vazduha predstavlja neinvazivnu dijagnostičku metodu koja se koristi u medicini za procenu funkcije pluća, otkrivanje različitih bolesti, kao i praćenje upalnih procesa i biohemijskih promena u organizmu. Do sada je većina medicinskih senzora merila samo fizičke parametre disanja, kao što su učestalost disanja, puls, zasićenost krvi kiseonikom i krvni pritisak. Međutim, u izdahnutom vazduhu nalaze se i hemijski markeri koji mogu ukazati na promene u organizmu.
"Na primer, kod dijabetesa i nekih srčanih bolesti u dahu se povećava količina acetona, dok se kod problema sa bubrezima povećava nivo amonijaka. Međutim, postojeći senzori za analizu daha uglavnom nisu dovoljno osetljivi ili su složeni i dostupni samo u medicinskim ustanovama. Zato je razvoj novih, izuzetno osetljivih uređaja od posebnog značaja", izjavila je naučnica Irina Antonova.
Mali medicinski uređaj koji su razvili ruski naučnici sastoji se od tankog filma odštampanog na običnom kancelarijskom papiru. Omogućava procenu zdravstvenog stanja osoba koje pate od bolesti povezanih sa radom srca, povišenim nivoom glukoze u krvi, astmom i drugim stanjima, i ukazuje da li je potrebna konsultacija sa lekarom. Senzor se može postaviti na telo ili na običnu medicinsku masku i koristiti u bolnicama, na primer, za kontinuirano praćenje disanja tokom operacija.
"Uređaj omogućava dobijanje spektra izdahnutog vazduha, u kome se mogu uočiti pikovi acetona, vode i, pretpostavlja se, etilena. Visoka osetljivost senzora omogućava da se prati čak i jednostavno povećanje nivoa glukoze u krvi nakon obroka, beležeći vreme koje je organizmu potrebno da se vrati na početne vrednosti", objasnila je Antonova.
Prema njenim rečima, kada izdahnuti vazduh dođe u kontakt sa senzorskim elementima, menja se njihova provodljivost. To se dešava zato što senzor "zarobljava" gasove - vodenu paru, aceton, amonijak i druge koji olakšavaju protok struje. Na taj način uređaj registruje promene u hemijskom sastavu vazduha tokom vremena.
Pomoću novog senzora istraživači su analizirali hemijski sastav izdahnutog vazduha kod 32 dobrovoljca, među kojima su bili zdravi ljudi, pacijenti sa dijabetesom i jedna osoba koja je preležala infarkt. Kod obolelih je uočen karakterističan pik acetona u spektru daha.
Osetljivost senzora dovoljna je za otkrivanje minimalnih količina acetona, zbog čega bi uređaj mogao biti koristan za ranu dijagnostiku niza hroničnih bolesti, istakla je.
"Zahvaljujući novom nanostrukturisanom materijalu, postigli smo visoku osetljivost merenja. Razvili smo različite tipove senzora koji omogućavaju kontrolisano prepoznavanje određenih molekula-markera. To znači da svaki senzor registruje samo relevantne signale koji mogu ukazati na bolest. U budućnosti bi ovo moglo omogućiti pacijentima da i kod kuće prate svoje zdravlje. Pored toga, uređaj je jeftin i jednostavan za upotrebu", navela je ona.
U budućnosti, nakon dodatnog usavršavanja, senzor bi mogao da se koristi i za praćenje zdravstvenog stanja vatrogasaca, pilota, ronilaca i drugih profesija, smatraju naučnici.
"To je u principu moguće, ali u daljoj budućnosti... trenutno smo tek na početku. Kada je senzor ugrađen u medicinsku masku, prati se samo da li osoba diše, bez analize hemijskog sastava. Za takvu analizu potreban je sporiji i duži izdah, što nije tipično za normalno disanje. Razvoj senzora koji bi radio u realnim uslovima disanja mogao bi biti sledeći korak", dodala je.
Za sada su napravljeni prvi laboratorijski prototipovi uređaja. Rezultati istraživanja, koje je podržao Ruski naučni fond i Vlada Novosibirske oblasti, objavljeni su u časopisu Sensors and Actuators A: Physical.