Российские ученые из Российской академии наук (РАН) создали сенсор на основе графена и полимерных материалов, который способен мгновенно определять состав воздуха, выдыхаемого человеком. По словам исследователей, это устройство выявляет признаки таких заболеваний, как сахарный диабет, сердечная недостаточность и других хронических патологий, сообщили представители пресс-службы Российского научного фонда.
Метод измерения состава выдыхаемого воздуха представляет собой неинвазивный диагностический подход, применяемый в медицине для оценки легочной функции, обнаружения различных заболеваний, а также контроля воспалительных и биохимических изменений в организме. Ранее большинство медицинских сенсоров фиксировали лишь физические параметры дыхания — частоту вдохов, пульс, уровень насыщения крови кислородом и давление.
Тем не менее, в дыхании человека содержатся химические индикаторы, отражающие изменения в состоянии организма. Специалисты из Института физики полупроводников (ИФП) имени А. Ржанова СО РАН (Новосибирск) совместно с коллегами из Объединённого института высоких температур РАН (Москва) разработали датчик, сочетающий графен и полимер, который с большой точностью выявляет химический состав выдыхаемого воздуха. «К примеру, при диабете и заболеваниях сердца в выдохе наблюдается повышенный уровень ацетона, а при нарушениях работы почек — аммиак», — объяснили ученые.
Существующие на сегодняшний день сенсоры для анализа выдыхаемого воздуха зачастую характеризуются либо недостаточной чувствительностью, либо сложностью конструкции и доступны преимущественно в медицинских учреждениях. Поэтому создание новых высокоточечных приборов является важной задачей», — отметила руководитель проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда, ведущий научный сотрудник лаборатории физики и технологии трёхмерных наноструктур ИФП имени А. Ржанова СО РАН, Ирина Антонова.
Новое компактное медицинское устройство, разработанное российскими исследователями, представляет собой тонкую пленку, напечатанную на обычной офисной бумаге.
Данное приспособление позволяет оценить состояние здоровья пациентов с сердечными патологиями, повышенным уровнем глюкозы в крови, астмой и другими заболеваниями, а также определить необходимость консультации врача. Сенсор можно закрепить на теле либо прикрепить к стандартной медицинской маске, что предоставляет возможность использования в лечебных учреждениях, например, для постоянного контроля дыхания во время операций.
«Прибор фиксирует спектральный состав выдоха, в котором различимы пики ацетона, воды и, вероятно, этилена. Благодаря высокой чувствительности сенсора возможно даже отслеживать незначительное повышение концентрации глюкозы в крови после еды, оценивать, за какое время организм восстанавливается и возвращается к нормальному уровню», — рассказала Антонова.
Автор сенсора, аспирант ИФП СО РАН, Ярослав Растяпин©.