Sensorer registrerer sygdomsmarkører i åndedrættet

En lille, tynd firkant af organisk plastik, der kan detektere sygdomsmarkører i åndedrættet eller toksiner i en bygnings luft, kan snart være grundlaget for bærbare, engangssensorenheder. Ved at fylde de tynde plastikfilm med porer, Forskere fra University of Illinois gjorde enhederne følsomme nok til at opdage på niveauer, der er alt for lave til at lugte, er dog vigtige for menneskers sundhed.

I en ny undersøgelse i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer , professor Ying Diaos forskningsgruppe demonstrerede en enhed, der overvåger ammoniak i åndedrættet, et tegn på nyresvigt.

"I de kliniske omgivelser, læger bruger omfangsrige instrumenter, stort set størrelsen på et stort bord, at påvise og analysere disse forbindelser. Vi vil gerne udlevere en billig sensorchip til patienterne, så de kan bruge den og smide den ud. "sagde Diao, en professor i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab ved Illinois.

Andre forskere har forsøgt at bruge organiske halvledere til gassensing, men materialerne var ikke følsomme nok til at detektere sporniveauer af sygdomsmarkører i åndedrættet. Diaos gruppe indså, at de reaktive steder ikke var på overfladen af ​​plastfilmen, men begravet inde i den.

"Vi udviklede denne metode til direkte at printe bittesmå porer ind i selve enheden, så vi kan eksponere disse meget reaktive steder, " sagde Diao. "Ved at gøre det, vi øgede reaktiviteten med ti gange og kan fornemme ned til en del pr. milliard. "

Til deres første enhedsdemonstration, forskerne fokuserede på ammoniak som markør for nyresvigt. Overvågning af ændringen i ammoniakkoncentrationen kan give en patient et tidligt advarselstegn om at ringe til sin læge for en nyrefunktionstest. Sagde Diao.

Materialet, de valgte, er meget reaktivt over for ammoniak, men ikke over for andre forbindelser i åndedrættet, sagde Diao. Men ved at ændre sammensætningen af ​​sensoren, de kunne skabe enheder, der er tunet til andre forbindelser. For eksempel, forskerne har skabt en ultrafølsom miljømonitor for formaldehyd, et almindeligt indendørs forurenende stof i nye eller renoverede bygninger.

Gruppen arbejder på at lave sensorer med flere funktioner for at få et mere komplet billede af en patients helbred.

"Vi vil gerne være i stand til at opdage flere forbindelser på én gang, som et kemisk fingeraftryk, "Sagde Diao." Det er nyttigt, fordi det under sygdomstilstande er flere markører vil normalt ændre koncentration på én gang. Ved at kortlægge de kemiske fingeraftryk og hvordan de ændrer sig, vi kan mere præcist pege på tegn på potentielle sundhedsproblemer. "