Novi „alkotester“ bi mogao detektovati znakove bolesti u ljudskom dahu

Naučnici su razvili uređaj sa ciljem detekcije markera bolesti u ljudskom izdahu, što bi jednog dana moglo biti alternativa testovima krvi, urina ili pljuvačke.

Novi sistem sličan alkometru mogao bi jednog dana detektovati bolesti putem bioloških markera u vazduhu koji izdišemo. To bi moglo pojednostaviti medicinsku dijagnostiku čineći nadzor zdravlja prostim kao izdisanje u uređaj. Prototip uređaja – ABLE – kondenzuje molekule iz vazduha u koncentrisane kapljice.

Preporučujemo

Kapljice su kompatibilne sa postojećom tehnologijom, uključujući jednostavne trake za testiranje, što čini taj sistem vrlo dostupnim i jeftinim, kažu naučnici. Studija je objavljena 21. maja u časopisu Nature Chemical Engineering.

Ovaj rad privlači istraživače koji se bave biosenzorima i bioelektronikom. Detekcija biomarkera iz vazduha odavno privlači veliko interesovanje, mada je postizanje potrebne osetljivosti izazov. Nakon što tehnologija bude potvrđena, korisnici mogu jednostavno da izdahnu na traku za testiranje i dobiju zdravstvenu ocenu u roku od nekoliko minuta.

Mnogi dijagnostički testovi zahtevaju uzorak krvi, pljuvačke ili urina, ali njihovo uzimanje može biti rizično i neugodno za pacijente. Uzorkovanje daha može pomoći da se takvi problemi zaobiđu.

Telo emituje nestabilna organska jedinjenja – male organske molekule obično u gasovitom stanju na sobnoj temperaturi – i mogu se pronaći u ljudskom dahu. Studije sugerišu da se specifične hemikalije mogu povezati sa medicinskim stanjima, što ih čini potencijalnim stedstvima za dijagnozu. Nekoliko naučnika je nedavno sastavilo bazu podataka od 327 nestabilnih organskih jedinjenja koja se nalaze u dahu i preliminarno su povezana sa bolestima, uključujući astmu, dijabetes i rak pluća.

Međutim, postoji problem u upotrebi nestabilnih organskih jedinjenja u dijagnostici: prisutna su u izuzetno malim koncentracijama – ponekad samo jedna u bilion čestica izdahnutog vazduha. Zbog toga posmatranje tih jedinjenja predstavlja izazov.

ABLE može usisati izdahnuti vazduh pomoću pumpe, dodati vodenu paru putem ovlaživača i ohladiti mešavinu radi izazivanja kondenzacije. Ove promene menjaju jedinjenja iz vazduha u koncentrisane kapljice koje skliznu u rezervoar, spremne za testiranje.

Prototip uređaja ima razmere 10x20 centimetara i košta manje od 200 dolara za konstrukciju. Može da sakupi otprilike jedan mililitar kondenzata za 10 minuta, obezbeđujući dovoljan uzorak za analizu putem postojećih metoda detekcije.

Radi potvrde koncepta, istraživači su testirali sposobnost uređaja da sakupi nekoliko hemikalija iz vazduha. Jedan eksperiment je tragao za glukozom u ljudskom izdahu, potvrđujući da uzorci nisu previše razređeni i da se mogu tačno povezati sa koncentracijama šećera u krvi.

Takođe su izvedeni eksperimenti sa „humanizovanim“ laboratorijskim miševima napunjenim mikrobima od ljudskih beba, sa dve grupe – rođene prevremeno ili nakon punog trajanja bremenitosti. Upoređene su koncentracije glikosfingolipida – regulatora zapaljenja – u dahu dve grupe miševa, a viši nivoi su pronađeni u „prevremenoj“ grupi.

Uređaj je upotrebljen i za sakupljanje polenskih alergena iz vazduha, kao i ešerihije koli u obliku aerosola, koja se može naći u vazduhu blizu korišćenih WC-šolja. Ovi testovi bi mogli opravdati upotrebu za nadzor kvaliteta okolnog vazduha.

Eksperimenti ukazuju da bi ABLE mogao biti koristan za praćenje hemikalija u dahu i okolnom vazduhu, ali ostaje problem – pošto je nestabilna organska jedinjenja iz vazduha teško analizirati, naučnici još nemaju sveobuhvatno znanje koja jedinjenja se odnose na koje bolesti.

Dalje istraživanje je neophodno da se katalogizuju potencijalni biomarkeri i potvrdi njihova korist u kliničkim uslovima. Istraživači počinju saradnjom sa lekarima koji tretiraju inflamatorne bolesti creva u cilju identifikacije markera zapaljenja u dahu.

Takođe se radi na smanjivanju uređaja, kako bi bio pogodan za nošenje, a radi se i na komercijalizaciji. Tako bi ABLE mogao stići u više medicinskih institucija kako bi se omogućilo dodatno istraživanje medicinskog značaja nestabilnih organskih jedinjenja.

(Telegraf Nauka/Live Science)