Сензор на бази графена и полимера, који може тренутно да анализира састав ваздуха који човек издише, развили су научници Руске академије наука (РАН). Према њиховим наводима, уређај открива знаке дијабетеса, срчане инсуфицијенције и других хроничних болести.
Анализа издахнутог ваздуха представља неинвазивну дијагностичку методу која се користи у медицини за процену функције плућа, откривање различитих болести, као и праћење упалних процеса и биохемијских промена у организму. До сада је већина медицинских сензора мерила само физичке параметре дисања, као што су учесталост дисања, пулс, засићеност крви кисеоником и крвни притисак. Међутим, у издахнутом ваздуху налазе се и хемијски маркери који могу указати на промене у организму.
"На пример, код дијабетеса и неких срчаних болести у даху се повећава количина ацетона, док се код проблема са бубрезима повећава ниво амонијака. Међутим, постојећи сензори за анализу даха углавном нису довољно осетљиви или су сложени и доступни само у медицинским установама. Зато је развој нових, изузетно осетљивих уређаја од посебног значаја", изјавила је научница Ирина Антонова.
Мали медицински уређај који су развили руски научници састоји се од танког филма одштампаног на обичном канцеларијском папиру. Омогућава процену здравственог стања особа које пате од болести повезаних са радом срца, повишеним нивоом глукозе у крви, астмом и другим стањима, и указује да ли је потребна консултација са лекаром. Сензор се може поставити на тело или на обичну медицинску маску и користити у болницама, на пример, за континуирано праћење дисања током операција.
"Уређај омогућава добијање спектра издахнутог ваздуха, у коме се могу уочити пикови ацетона, воде и, претпоставља се, етилена. Висока осетљивост сензора омогућава да се прати чак и једноставно повећање нивоа глукозе у крви након оброка, бележећи време које је организму потребно да се врати на почетне вредности", објаснила је Антонова.
Према њеним речима, када издахнути ваздух дође у контакт са сензорским елементима, мења се њихова проводљивост. То се дешава зато што сензор "заробљава" гасове - водену пару, ацетон, амонијак и друге који олакшавају проток струје. На тај начин уређај региструје промене у хемијском саставу ваздуха током времена.
Помоћу новог сензора истраживачи су анализирали хемијски састав издахнутог ваздуха код 32 добровољца, међу којима су били здрави људи, пацијенти са дијабетесом и једна особа која је прележала инфаркт. Код оболелих је уочен карактеристичан пик ацетона у спектру даха.
Осетљивост сензора довољна је за откривање минималних количина ацетона, због чега би уређај могао бити користан за рану дијагностику низа хроничних болести, истакла је.
"Захваљујући новом наноструктурисаном материјалу, постигли смо високу осетљивост мерења. Развили смо различите типове сензора који омогућавају контролисано препознавање одређених молекула-маркера. То значи да сваки сензор региструје само релевантне сигнале који могу указати на болест. У будућности би ово могло омогућити пацијентима да и код куће прате своје здравље. Поред тога, уређај је јефтин и једноставан за употребу", навела је она.
У будућности, након додатног усавршавања, сензор би могао да се користи и за праћење здравственог стања ватрогасаца, пилота, ронилаца и других професија, сматрају научници.
"То је у принципу могуће, али у даљој будућности... тренутно смо тек на почетку. Када је сензор уграђен у медицинску маску, прати се само да ли особа дише, без анализе хемијског састава. За такву анализу потребан је спорији и дужи издах, што није типично за нормално дисање. Развој сензора који би радио у реалним условима дисања могао би бити следећи корак", додала је.
За сада су направљени први лабораторијски прототипови уређаја. Резултати истраживања, које је подржао Руски научни фонд и Влада Новосибирске области, објављени су у часопису Sensors and Actuators A: Physical.