Исследователи Российской академии наук (РАН) создали инновационный сенсор, основанный на графене и полимерных материалах, который способен моментально определять состав выдыхаемого человеком воздуха. Как отмечают в пресс-службе Российского научного фонда, устройство позволяет обнаруживать признаки таких заболеваний, как сахарный диабет, сердечная недостаточность и другие хронические патологии.
Диагностика по анализу выдыхаемого воздуха считается неинвазивной методикой, которая широко применяется в медицине для проверки состояния легких, определения различных болезней, отслеживания воспалительных процессов, а также биохимических изменений в организме. Ранее большинство подобных устройств в медицине фиксировали лишь физические показатели дыхания: частоту, пульс, насыщенность кислородом и артериальное давление.
Тем не менее, в воздухе, который человек выдыхает, содержатся и химические соединения, способные свидетельствовать о нарушениях в организме. Специалисты из Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (г. Новосибирск) совместно с учеными из Объединенного института высоких температур РАН (г. Москва) представили сенсор на базе графена и полимеров, который очень точно определяет химические компоненты выдыхаемого воздуха. «Например, люди с диабетом или болезнями сердца выделяют с дыханием больше ацетона, а при почечной недостаточности повышается концентрация аммиака.
Большинство современных сенсоров для анализа состава выдыхаемого воздуха часто имеют низкую чувствительность или слишком сложную конструкцию, что ограничивает их применение в медицинских учреждениях. Разработка высокочувствительных и одновременно доступных приборов становится особенно важной задачей», — отметила руководитель проекта, поддержанного Российским научным фондом, ведущий научный сотрудник лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП им. А.В. Ржанова СО РАН Ирина Антонова.
Компактный медицинский сенсор, созданный российскими специалистами, выполнен в виде тонкой пленки, нанесенной прямо на офисную бумагу.
С помощью этого прибора можно отслеживать состояние здоровья людей с сердечными патологиями, диабетом, астмой и другими хроническими болезнями, а также определять необходимость обращения к врачу. Сенсор легко крепится к телу или стандартной медицинской маске, что позволяет интегрировать его для постоянного контроля дыхания, например, во время хирургических вмешательств.
«Система позволяет формировать спектр выдыхаемого воздуха, где отчетливо видны пики компонентов — ацетона, воды и, вероятно, этилена. Благодаря высокой чувствительности сенсора можно фиксировать даже небольшие колебания уровня глюкозы в крови после еды, отслеживать, за сколько времени организм возвращает этот параметр к норме,» — пояснила Антонова.
Ярослав Растяпин©, аспирант ИФП СО РАН, принимавший участие в разработке сенсора.