Cukrovku prezradí dych: nový senzor ju zistí za pár minút

Na svete pribúda ľudí s cukrovkou a mnohí ani netušia, že ju majú. Len v USA žije okolo 37 miliónov dospelých diabetikov, pričom jeden z piatich o svojej chorobe vôbec nevie. Bežná diagnostika často vyžaduje odber krvi alebo návštevu laboratória, čo je nákladné a pre pacientov nepohodlné. Vedci preto vyvinuli nový typ senzora, ktorý dokáže analyzovať dych a odhaliť cukrovku už za niekoľko minút.

Zdroj Foto: Penn State

Senzor sa zameriava na acetón – látku, ktorá v tele vzniká pri spaľovaní tuku. Každý človek ho vydychuje, no ak jeho koncentrácia presiahne približne 1,8 ppm (1,8 častíc z milióna), signalizuje to riziko cukrovky. Huanyu „Larry“ Cheng, profesor inžinierstva na Penn State, vysvetľuje, že nová metóda prekonáva obmedzenia predchádzajúcich pokusov o bezbolestnú diagnostiku.

Napríklad senzory glukózy v pote vyžadujú zdĺhavé vyvolanie potenia cvičením, teplom alebo chemicky, čo nie je praktické. Oproti tomu pri novom dychovom teste stačí vydýchnuť do vrecúška, ponoriť doň senzor a počkať pár minút na výsledok. Predošlé dychové testy často potrebovali laboratórnu analýzu vzoriek, čo predlžovalo čas a zvyšovalo náklady. Tento prístroj však meria acetón priamo na mieste, okamžite a bez nutnosti ďalších úkonov.

Základom prístroja je porézny grafén. Tím ho vytvoril tak, že laserovým lúčom „vypálil“ do tenkej plastovej fólie (polyimidu) drobnú sieť uhlíkového materiálu. Profesor Cheng prirovnal tento proces k pripáleniu toastu – po silnom zahriatí sa materiál zmení na čierny uhlíkový povrch podobný spálenému chlebu. Samotný grafén by však nedokázal spoľahlivo rozlíšiť acetón od iných plynov v dychu.  

Vedci preto pridali vrstvu oxidu zinočnatého, vďaka ktorej senzor reaguje takmer výlučne na molekuly acetónu. Ďalšou výzvou bola vlhkosť z dychu. Tím preto vybavil senzor membránou, ktorá prepustí acetón, ale zadrží vodnú paru, čím eliminuje rušenie merania. Zatiaľ musí pacient dýchať do uzavretého vrecka, aby sa vzorka izolovala od okolitého vzduchu a meranie bolo presné.

Chengov tím však už pracuje na verzii senzora, ktorá by fungovala priamo pod nosom alebo zabudovaná v maske. Okrem samotnej diagnostiky vidia vedci pre túto technológiu aj širšie využitie. Ak by sa dalo sledovať, ako sa hladina acetónu v dychu mení s diétou či cvičením podobne ako hladina cukru v krvi počas dňa, otvorilo by to nové možnosti monitorovania metabolizmu a celkového zdravia.

Vývoj senzora podporili americké Národné inštitúty zdravia (NIH) a Národná vedecká nadácia (NSF). Na výskume sa podieľal aj Li Yang z Penn State, ktorý je uvedený ako prvý autor štúdie. Výsledky tímu vyšli v odbornom časopise Chemical Engineering Journal.

Zdroj: interestingengineering.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}

Zobrazit Galériu