Nano Letters: новое устройство обнаруживает пневмонию по запаху изо рта человека

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали прототип портативного датчика, способного выявлять пневмонию и другие заболевания легких по запаху выдыхаемого воздуха. Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters.

Устройство под названием PlasmoSniff анализирует биомаркеры, которые появляются в дыхании человека.

Перед тестом пациент вдыхает специальные наночастицы. Попадая в легкие, они взаимодействуют с белками-протеазами, характерными для воспалительных процессов и других патологий. В результате к наночастицам прикрепляются химические метки — биомаркеры болезни.

При выдохе эти молекулы попадают в воздух, где их улавливает датчик. По словам инженера-механика Адитьи Гарга, технология позволяет обнаружить такие сигналы всего за несколько минут прямо на месте оказания медицинской помощи.

Главная сложность заключается в том, что биомаркеры выделяются в крайне малых количествах. Чтобы уловить их, ученые использовали плазмонику — метод усиления световых сигналов на поверхности металлов. В сенсоре применяются золотые наночастицы и тонкая золотая пленка, которые усиливают колебания молекул. Эти колебания регистрируются с помощью рамановской спектроскопии, позволяющей точно идентифицировать химические вещества.

Пока устройство находится на стадии прототипа. Его протестировали только на мышах и настроили для обнаружения одного конкретного биомаркера. Для применения у людей исследователям предстоит провести дополнительные эксперименты и разработать специальную маску-насадку, через которую пациент сможет выдыхать воздух в течение нескольких минут.

Разработчики предполагают, что в будущем процедура будет выглядеть просто: пациент вдохнет наночастицы через ингалятор, а примерно через десять минут датчик проанализирует выдыхаемый воздух и покажет наличие признаков заболевания.

По мнению авторов работы, технология может стать быстрым способом диагностики, который позволит выявлять болезни легких без рентгена или лабораторных анализов. Кроме медицины, подобные сенсоры потенциально могут использоваться для обнаружения загрязняющих веществ и промышленных химикатов в воздухе.