Ученые создали прототип портативного устройства для выявления заболеваний легких, включая пневмонию, путем анализа запаха выдыхаемого воздуха. Об этом сообщается в журнале Nano Letters.
Устройство работает на основе наночастиц с биомаркерами, которые реагируют на протеазы, характерные для различных заболеваний. Пациент дышит этими наночастицами, которые затем переносят биомаркеры в выдохе, позволяя определить патологические изменения в легких.
Прототип, названный PlasmoSniff, разработали в Массачусетском технологическом институте (MIT). Испытания подтвердили его эффективность на мышах, и разработчики уверены, что устройство можно будет использовать в клинической практике и даже в домашних условиях без сложного оборудования.
Инженер-механик Адитья Гарг объясняет, что через 10 минут после вдыхания наночастиц пациент получает сигнал о состоянии легких. Технология PlasmoSniff быстро выявляет биомаркеры в выдыхаемом воздухе.
Наночастицы разработаны так, чтобы выделять биомаркеры при взаимодействии с патогенными протеазами. Для повышения чувствительности используется метод плазмоники, который анализирует колебания молекул в выдыхаемом воздухе.
Устройство работает по принципу рамановской спектроскопии и выявляет специфические молекулы, указывающие на патологические изменения. В основе датчика лежат золотые наночастицы, расположенные над тонкой золотой пленкой. Вода в микроскопических зазорах улавливает биомаркеры и усиливает их сигналы.
Датчик фиксирует лишь малую часть летучих органических соединений в дыхании, что требует сложных методов анализа для выделения значимых биомаркеров.
Инженер Лоза Тадессе отмечает, что обнаружение биомаркеров похоже на поиск иголки в стоге сена, но разработанная технология эффективно выделяет нужные соединения.
Сейчас исследователи разрабатывают маску с ингалятором для анализа дыхания. У здоровых людей наночастицы выводятся без изменений.
В случае успеха PlasmoSniff станет важным инструментом для мониторинга и диагностики не только респираторных, но и других заболеваний. Устройство также можно будет использовать для обнаружения промышленных химикатов и загрязнителей в воздухе, расширяя его применение за пределы здравоохранения.