Diagnostika cukrovky může být brzy stejně snadná jako dýchání do tašky

V USA to jeden z pěti z 37 milionů dospělých, kteří mají cukrovku, to neví. Současné metody diagnostiky diabetu a prediabetes obvykle vyžadují návštěvu lékařské kanceláře nebo laboratorní práce, které mohou být drahé a časově náročné. Nyní může být diagnostika cukrovky a prediabetes stejně jednoduchá jako dýchání.

Výzkumný tým vedený Huannyu „Larry“ Chengem, James L. Henderson, Jr. Memorial Assocent of Engineering Science and Mechanics ve státě Penn State, vyvinul senzor, který může pomoci diagnostikovat diagnostiku diabetu a prediabetes na místě za několik minut pomocí pouze dechového vzorku. Jejich výsledky jsou Publikováno v Časopis chemického inženýrství.

Předchozí diagnostické metody často používaly glukózu nalezenou v krvi nebo potu, ale tento senzor detekuje hladiny acetonu v dechu. Zatímco dech každého obsahuje aceton jako vedlejší produkt spalování tuku, hladiny acetonu nad prahem asi 1,8 dílů na milion naznačují diabetes.

„I když máme senzory, které dokážou detekovat glukózu v potu, vyžadují to, abychom vyvolali pot prostřednictvím cvičení, chemikálií nebo sauny, které nejsou vždy praktické nebo pohodlné,“ řekl Cheng. „Tento senzor vyžaduje pouze vydechnutí do sáčku, namočte senzor a počkejte několik minut na výsledky.“

Cheng řekl, že existují další senzory analýzy dechu, ale detekovaly biomarkery, které vyžadovaly laboratorní analýzu. Aceton lze detekovat a číst na místě, což činí nové senzory nákladově efektivní a pohodlné.

Kromě použití acetonu jako biomarkeru Cheng řekl, že další novinka senzoru sestoupila na design a materiály – především Grafen indukovaný laserem. Chcete -li vytvořit tento materiál, CO₂ Laser se používá k spálení materiálů obsahujících uhlík, jako je polyimidový film v této práci, k vytvoření vzorovaného porézního grafenu s velkými defekty žádoucími pro snímání.

„Je to podobné toastingovému chleba až po uhlíkovou černou, pokud je příliš dlouho opékaný,“ řekl Cheng. „Naladěním laserových parametrů, jako je napájení a rychlost, můžeme toast polyimid na několik vrstvených porézních grafenových formy.“

Vědci použili laserem indukovaný grafen, protože je vysoce porézní, což znamená, že umožňuje plyn. Tato kvalita vede k větší šanci na zachycení molekuly plynu, protože výdech dechu obsahuje relativně vysokou koncentraci vlhkosti. Samotný grafen indukovaný laserem však nebyl dostatečně selektivní acetonem nad jinými plyny a je třeba jej kombinovat s oxidem zinečnatého.

„Mezi těmito dvěma materiály, které umožňovaly větší selektivní detekci acetonu, se vytvořila křižovatka na rozdíl od jiných molekul,“ řekl Cheng.

Cheng řekl, že další výzvou bylo, že povrch senzoru může také absorbovat Molekuly vodyA protože dech je vlhký, molekuly vody by mohly konkurovat cílové acetonové molekule. Aby to bylo řešeno, vědci zavedli selektivní membránu nebo vrstvu vlhkosti, která by mohla blokovat vodu, ale umožnit acetonu pronikat vrstvu.

Cheng řekl, že právě teď tato metoda vyžaduje, aby osoba vdechovala přímo do tašky, aby se zabránilo zásahu z faktorů, jako je proudění vzduchu v prostředí okolí. Dalším krokem je vylepšení senzoru tak, aby byl použit přímo pod nosem nebo připevněn ke vnitřku masky, protože plyn může být detekován při kondenzaci vydechovaného dechu. Řekl, že také plánuje prozkoumat, jak by mohl být dechový senzor detekující aceton použit k optimalizaci zdravotních iniciativ pro jednotlivce.

„Kdybychom lépe pochopili jak aceton Úrovně dechu se mění stravou a cvičením, stejným způsobem vidíme kolísání Hladiny glukózy V závislosti na tom, kdy a co člověk jí, by to byla velmi vzrušující příležitost použít toto pro zdravotní aplikace nad rámec diagnostiky Diabetes“Řekl Cheng.