At se det usynlige – Et nyt gasbilleddannelsessystem

Forskere fra Tokyo Medical and Dental University udvikler et nyt gasbilleddannelsessystem til samtidig at visualisere og måle gasser, der frigives gennem huden i realtid. Gasser udsendt fra menneskekroppen er blevet brugt siden oldgræsk tid til at diagnosticere syge; samme princip med en moderne, teknologisk makeover kan nu blive et simpelt værktøj til at identificere metaboliske lidelser, genetiske sygdomme og kræft.

En ny metode, udviklet af forskere fra Tokyo Medical and Dental University og for nylig offentliggjort i tidsskriftet ACS sensorer , gør det nu muligt at afbilde og måle gasser, kaldet flygtige organiske forbindelser eller VOC'er, som frigives gennem huden i realtid.

VOC'er, der frigives gennem huden, afspejler de VOC'er, der er til stede i cirkulerende blod. Det er kendt, at visse VOC'er, såsom ethanol, som er en del af alkoholholdige drikkevarer, er signifikant relateret til alkoholmetabolisme. Udover, det er blevet rapporteret, at VOC ville være forbundet med visse hudsygdomme, såsom psoriasis. Selvom VOC'er allerede almindeligvis kan analyseres i laboratorier ved hjælp af store, dyre maskiner, praktisk, praktiske apparater, der giver nøjagtige målinger til rutinemæssig brug i kliniske omgivelser, har manglet. Ud over, at kunne se, hvordan gasser frigives gennem huden over tid, har været en udfordring.

"Vi ønskede at udvikle et værktøj, der gør det nemt at overvåge menneskers sundhed på en ikke-invasiv måde, " siger den tilsvarende forfatter til undersøgelsen Prof. Kohji Mitsubayashi. "Selv går tilbage til det antikke Grækenland, læger vidste, at en patients åndedræt kunne give fingerpeg om deres lidelser. Og i dag, alle har hørt om alkometeret. Problemet med åndedrættet er, at det ikke er egnet til langtidsovervågning af VOC'er. Huden, på den anden side, tilbyder en nem måde til kontinuerlig overvågning af VOC'er uden at lægge ekstra byrde på den enkelte."

For at nå deres mål, forskerne monterede et ringlys bestående af en række UV-lysemitterende dioder på en kameralinse, som tilsammen muliggjorde billeddannelse i realtid af VOC'er fra hudoverfladen. I et proof-of-princip-eksperiment, forskerne havde til formål at opdage ethanol i en forsøgsperson, der havde indtaget alkohol. Fordi hudoverfladen kan være ujævn, de brugte en såkaldt "2-D Mako" til at udligne den komplekse hudoverflade og for at muliggøre nøjagtig måling af ethanol over tid. For at lette påvisningen af ​​ethanol, forskerne tog udgangspunkt i det samme princip, som den menneskelige krop bruger til at slippe af med ethanol ved at placere et net med et enzym kaldet alkoholdehydrogenase (ADH) på forsøgspersonens hud via 2-D Mako. Når gasformig ethanol ramte dette net, et biprodukt af den enzymatiske reaktion, NADH blev genereret og udsendte fluorescens, som blev brugt til gasbilleddannelse.

"Vi var i stand til at vise en dynamisk ændring i koncentrationen af ​​ethanol over tid efter alkoholforbrug, " siger postdoktor og hovedforfatter af undersøgelsen Kenta Iitani. "Vores resultater indikerer, at metabolisk overvågning og tidlig sygdomsscreening kan opnås ved at måle VOC'er i blodet via transkutan gasfrigivelse".

At være i stand til pålideligt at måle VOC'er kan hjælpe klinikere med at evaluere, hvordan alkohol påvirker huden og bidrager til udviklingen af ​​hudlidelser. Tilpasning af dette gasbilleddannelsessystem til andre gasser kunne yderligere muliggøre studiet af andre sygdomme ved at overvåge frigivelsen af ​​VOC'er.