Ученые из Массачусетского технологического института разработали прототип портативного сенсора, способного выявлять заболевания легких, включая пневмонию, по дыханию человека. Новая технология получила название PlasmoSniff, пишет ScienceAlert.
Разработка может в будущем существенно упростить диагностику: вместо рентгена грудной клетки или лабораторных анализов пациенту достаточно будет вдохнуть и выдохнуть. Сенсор анализирует биомаркеры, которые появляются в выдыхаемом воздухе после вдыхания специальных наночастиц.
Принцип работы устройства заключается в том, что пациент сначала вдыхает наночастицы, а затем выдыхает их вместе с «метками» — биомаркерами, указывающими на возможное наличие заболевания. Эти метки образуются при взаимодействии с ферментами, связанными с патологическими процессами в организме.
Для обнаружения крайне малых концентраций таких веществ используется метод рамановской спектроскопии — технологии, позволяющей анализировать колебания молекул под воздействием света. Эти колебания служат своеобразным «отпечатком», по которому можно определить химический состав вещества.
Сенсор построен на основе золотых наночастиц, размещенных над тонкой золотой пленкой. Такая структура усиливает сигнал биомаркеров и позволяет выявлять даже минимальные их следы в выдыхаемом воздухе. Исследователи отмечают, что задача крайне сложная, поскольку дыхание человека содержит огромное количество различных соединений.
Пока технология находится на стадии прототипа: испытания проводились только на мышах, а не на людях. Кроме того, устройство пока способно выявлять лишь один конкретный биомаркер. В ближайших планах — тестирование на людях и разработка удобного формата использования, например маски, которая сможет анализировать дыхание пациента в течение нескольких минут.
Ученые рассчитывают, что в перспективе устройство можно будет применять не только в клиниках, но и в домашних условиях для быстрой диагностики. Кроме того, технология потенциально пригодна для обнаружения промышленных химикатов и загрязнений воздуха.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nano Letters.