Специалисты Российской академии наук (РАН) создали сенсор, основанный на графене и полимерных материалах, который способен мгновенно анализировать состав воздуха, выдыхаемого человеком. По информации, предоставленной пресс-службой Российского научного фонда, данный прибор позволяет выявлять признаки таких заболеваний, как сахарный диабет, сердечная недостаточность и другие хронические патологии.
Исследование выдыхаемого воздуха представляет собой безвредный и неинвазивный метод диагностики, широко применяемый в медицине для оценки функций легких, обнаружения различных болезней, контроля воспалительных процессов и оценки биохимических изменений в организме. Ранее большинство медицинских датчиков фиксировали лишь физические параметры дыхания, включая частоту вдохов и выдохов, пульс, уровень кислорода в крови и давление.
Тем не менее, воздух, выдыхаемый человеком, содержит химические маркеры, способные свидетельствовать о происходящих в организме изменениях. Исследователи из Института физики полупроводников (ИФП) имени А. Ржанова СО РАН (Новосибирск), а также из Объединённого института высоких температур РАН (Москва) разработали сенсор с применением графена и полимеров, который даёт возможность точно определить химический состав выдыхаемого воздуха. К примеру, при диабете или некоторых сердечных заболеваниях концентрация ацетона в выдохе увеличивается, а при нарушениях функции почек — возрастает количество аммиака.
Существующие же устройства для анализа дыхания зачастую либо недостаточно чувствительны, либо обладают сложным устройством и доступны лишь в условиях медицинских учреждений. Поэтому создание новых, более тонких и высокочувствительных сенсоров является особенно востребованным», — 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.
Разработанное российскими учёными компактное медицинское устройство выполнено в виде тонкой плёнки, напечатанной на стандартной офисной бумаге.
Такое решение предоставляет возможность проводить оценку состояния здоровья пациентов с сердечными заболеваниями, повышенным уровнем глюкозы в крови, астмой и другими недугами, а также определять необходимость обращения к врачу. Сенсор можно прикрепить непосредственно на тело или на обычную медицинскую маску и применять в клиниках, например, для постоянного контроля дыхания во время хирургических операций.
«Устройство позволяет получить спектральный анализ выдыхаемого воздуха, в котором фиксируются пики ацетона, воды и, возможно, этилена. Благодаря высокой чувствительности сенсора можно даже отслеживать незначительное повышение глюкозы в крови после приёма пищи, измеряя время, необходимое организму для переработки нагрузки и возвращения к нормальным показателям», — рассказала Антонова.
Ярослав Растяпин, аспирант ИФП СО РАН и один из создателей данного сенсора, ©.