Nyt materiale baner vej for udåndingsprøvesensorer til at detektere kroniske sygdomme

Et internationalt team, der involverer Nottingham Trent University og The Australian National University (ANU) har udviklet et 3-D nanopartikel 'stillads', som vil være i stand til at detektere en meget lav koncentration af opløste molekyler i luften.

Forskerne siger, at dette er et stort skridt fremad i retning af at måle biomarkører - små molekyler, der spiller en rolle i sygdom - i gasformige miljøer såsom åndedræt.

Stilladset inkluderer unikke kombinationer af metalliske og halvledernanopartikler, hver tusinde gange mindre end et menneskehår, som kan indbygges i ultrasmå sensorer.

Disse sensorer kan så integreres i enkel diagnostik i lille lommestørrelse, hvilken, hvis der opdages en risiko, ville give brugeren en advarsel og opfordre dem til at søge lægehjælp og yderligere tests så hurtigt som muligt.

Nutidens optiske sensorer bruger sensormaterialer, der ændrer deres farve, når de udsættes for en høj koncentration af biomarkører fanget i et flydende medium, såsom urin til graviditetstest eller blod til kroniske sygdomme.

Tidligere forskning har vist, at biomarkører, der indikerer alvorlige tilstande som diabetes og kræft, kan også findes i åndedrættet. Imidlertid, deres koncentration er stærkt reduceret, og nutidens optiske sensorer kan ikke måle dem.

Det er håbet, at de konstruerede ultrafølsomme materialer vil hjælpe folk til at undgå at udvikle kroniske sygdomme, øge overlevelsesraterne og reducere de dermed forbundne omkostninger markant på tværs af sundhedssystemer.

Det kan også hjælpe med at fjerne behovet for invasive testprocedurer, såsom blodprøver.

Det forventes, at personer med en familiehistorie med kroniske sygdomme måske vil bruge sensorerne, som kunne tilpasses til at kontrollere for specifikke sygdomme.

"Det gode ved åndedrættet er, at det er fyldt med biomarkører, der kan hjælpe os med at opdage kroniske sygdomme, men deres koncentration er så lille i gasformige miljøer, " sagde lektor Mohsen Rahmani, en Royal Society Wolfson Fellow i Nottingham Trent Universitys ingeniørafdeling.

Han sagde:"Problemet indtil nu har været manglen på en pålidelig detektor. Vores nye materiale, imidlertid, ville være i stand til at detektere en lav koncentration af biomarkører, der frit bevæger sig i disse miljøer.

"Vores sensormateriale behøver ikke batterier, ledninger eller stort og dyrt laboratorieudstyr. Dette baner vejen for den næste generation af sensorer i lommestørrelse, der hurtigt og pålideligt kan diagnosticere sygdom på meget tidlige stadier, simpelthen ved at blæse på dem."

Professor Antonio Tricoli fra Australian National University og medformand for ANUs store udfordringsprogram Our Health in our Hands, tilføjede:"Ud over potentialet for at udvikle åndedrætssensorsæt, disse ultra-små materialer kan også integreres i hudplastre for at spore små koncentrationer af flygtige biomarkører, der transpireres fra vores hud. Dette kan gøre det muligt at holde styr på vores helbred i realtid."

En undersøgelse, der viser udviklingen af ​​det ultrafølsomme 3-D nano-stillads, er blevet offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer .