Исследователи из Российской академии наук (РАН) создали датчик, основанный на графене и полимерных материалах, который способен практически мгновенно определять состав воздуха, выдыхаемого человеком. По информации пресс-службы Российского научного фонда, этот прибор может выявлять признаки таких заболеваний, как сахарный диабет, сердечная недостаточность и ряд других хронических недугов.
Метод анализа выдыхаемого воздуха представляет собой неинвазивный способ диагностики, применяемый в медицине для оценки работы легких, выявления различных заболеваний, а также для наблюдения за воспалительными процессами и биохимическими изменениями в организме. Ранее большинство медицинских сенсоров фиксировали лишь физические параметры дыхания, такие как частота дыхания, пульс, насыщение крови кислородом и артериальное давление.
Тем не менее, в выдыхаемом воздухе содержатся и химические индикаторы, которые способны сигнализировать о внутренних изменениях в организме. Учёные из Института физики полупроводников (ИФП) имени А. Ржанова СО РАН (Новосибирск) совместно с Объединённым институтом высоких температур РАН (Москва) разработали сенсор на основе графена и полимеров, позволяющий с высокой точностью определять химический состав воздуха, выдыхаемого человеком. По словам исследователей, например, при диабете и некоторых сердечных заболеваниях в выдохе увеличивается содержание ацетона, а при патологиях почек повышается уровень аммиака.
Существующие на сегодняшний день приборы для анализа выдыхаемого воздуха зачастую либо недостаточно чувствительны, либо слишком сложны в использовании, кроме того, их зачастую можно встретить только в медицинских учреждениях. Поэтому создание новых высокоточных и доступных датчиков становится особенно важной задачей, — отметила руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, старший научный сотрудник лаборатории физики и технологий трёхмерных наноструктур ИФП имени А. Ржанова СО РАН Ирина Антонова.
Разработанное российскими учёными компактное медицинское устройство состоит из тонкой плёнки, которая наносится на обычную офисную бумагу. Оно позволяет контролировать состояние здоровья пациентов с такими заболеваниями, как патологии сердца, повышенный уровень глюкозы в крови, астма и другие, а также даёт понять, нужна ли человеку консультация специалиста. Этот сенсор может быть прикреплён непосредственно к телу пациента либо к медицинской маске и применяется, к примеру, в больницах для постоянного контроля дыхания во время операций.
«Устройство формирует спектр выдыхаемого воздуха, на котором видны пики ацетона, воды и, вероятно, этилена. Высокая чувствительность сенсора позволяет даже отслеживать простой подъём уровня глюкозы в крови после еды, фиксируя время, за которое организм справляется с нагрузкой и возвращается к нормальным показателям», — пояснила Антонова.
Одним из разработчиков этого сенсора является аспирант ИФП СО РАН Ярослав Растяпин ©.