Обзоры в деталях | Технологии и инновации

«Электронный нос» поможет выявить серьезные заболевания

21 Май '20
Исследователи из России и Италии создали компактную систему сенсоров, которая может анализировать выдыхаемый воздух, а также выявлять патологии дыхательных путей и органов. Испытания устройства показали, что оно способно с высокой точностью определять хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ) — воспалительное заболевание дыхательных путей.

ХОБЛ развивается в слизистых бронхов из-за различных внешних факторов. В конечном итоге она приводит к изменениям функций органов дыхательных путей и может стать причиной смерти от удушья. При этом заболевании, которое чаще всего вызывается газами и летучими частицами, наблюдается сужение просвета дыхательных путей, из-за чего развивается дыхательная недостаточность. Для выявления этой болезни существующими методами приходится затрачивать достаточно много времени. Точнее всего определить ХОБЛ помогают газовая хроматография и масс-спектроскопия, которые, однако, дороги и трудоемки.

Авторы поддержанного грантом Российского научного фонда исследования из московского НИУ «МИЭТ», Сколтеха и миланского Католического университета Святого Сердца предложили свой метод диагностики ХОБЛ. Он основан на том, что при возникновении этого заболевания наблюдаются изменения в метаболизме, которые влияют на состав выдыхаемого человеком воздуха. Статья об открытии опубликована в журнале Advanced Healthcare Materials.

Созданный учеными в ходе экспериментов «электронный нос» позволяет быстро контролировать и выявлять такого рода заболевания в течение всего нескольких минут. При этом сами сенсоры являются многоразовыми, а полученные в ходе измерений данные анализируются с помощью искусственного интеллекта для дифференциальной диагностики болезней.

Новое устройство создано на основе модифицированных углеродных нанотрубок (УНТ), что позволяет «электронному носу» совмещать в себе важные свойства, такие как гибкость и электропроводность чувствительных пластин. Сами УНТ авторы создавали с помощью метода аэрозольного химического осаждения из газовой фазы в виде тонких прозрачных и токопроводящих пленок. Такая методика легко воспроизводима и масштабируема, а также позволяет наносить пленки из нанотрубок на любые поверхности.

Чтобы проверить эффективность новой системы, ученые провели клинические испытания новинки. Для этого они пригласили 12 больных с ХОБЛ и девять здоровых людей. Отбор проб воздуха производился в одноразовые полиэтиленовые мешки. В ходе теста участники вдыхали максимальный объем воздуха и надували мешок через пластиковую соломинку. Затем ученые убирали соломинку и запечатывали пакеты.

Внутри мешка находилась сенсорная матрица, которая контактировала с выдыхаемым воздухом порядка трех минут, чтобы все датчики успели полностью сработать и взаимодействовать с молекулами газов. По прошествии времени систему очищали сухим воздухом для проведения следующего исследования, образцы собирали от каждого участника с интервалом в один час.

У всех 12 участников с ХОБЛ система обнаружила следы характерных для заболевания соединений, в частности диоксида азота.

Также авторы успешно протестировали систему на газах, которые могут характеризовать другие заболевания и потенциально могут быть рассмотрены как их биомаркеры. Например, присутствие 2-пропанола, бензола, этанола и ацетона в выдыхаемом воздухе может говорить о наличии у человека рака легких, а ацетон является компонентом выдыхаемого воздуха у пациентов с сахарным диабетом. Высокая концентрация аммиака в дыхании человека связана с заболеваниями печени или почек, а сероводород был предложен в качестве биомаркера астмы. Гипохлорит натрия в повышенном количестве содержится у детей с бронхиальной астмой и кистозным фиброзом.
Олег Кузбит, управляющий редактор: «Мы рады, что вы по-прежнему с нами в нашем информационном проекте The Bridge – еженедельном экскурсе в инновационное настоящее и будущее российских регионов. «Марчмонт» расскажет, как наука и бизнес наводят мосты взаимопонимания и сотрудничества».
Опубликовать в Twitter
Написать в Facebook
Записать в LiveJournal
Показать В Моем Мире
Поделиться в Моем Круге
ПРОКОММЕНТИРОВАТЬ ЭТУ СТАТЬЮ
Найти похожее содержание

География:

Теги: углеродные нанотрубки (8) / Сколтех (23) / ХОБЛ (2) / электронный нос (1) / выдыхаемый воздух (1) / НИУ МИЭТ (0) / Католический университет Святого Сердца (0) /

Последние новости: Обзоры в деталях
2 Авг '21 | Промышленность | Технологии и инновации
 
Поиск (Архив новостей - 20862)
Мир будущего — мир искусственного интеллекта
Реклама
Marchmont Tech Solutions_RUS
НАТТ
Реклама
Marchmont News

Последние новости

21 Окт '21
Российские исследователи придумали новый метод...
20 Окт '21
Петербургская компания O.Vision внедрила свой метод...
18 Окт '21
В Нижнем Новгороде разработан программный комплекс...

Интересные новости за неделю

20 Окт '21
Петербургская компания O.Vision внедрила свой метод...
20 Окт '21
Резидент Фонда «Сколково» компания VisionLabs, один...
21 Окт '21
Российские исследователи придумали новый метод...