Исследователи из Российской академии наук (РАН) создали сенсор, основанный на графене и полимерных материалах, который способен моментально определять состав воздуха, выдыхаемого человеком. Согласно информации пресс-службы Российского научного фонда, данный прибор позволяет выявлять признаки таких заболеваний, как сахарный диабет, сердечная недостаточность и другие хронические патологии.
Использование анализа выдыхаемого воздуха представляет собой неинвазивный диагностический метод в медицине, применяемый для оценки работы лёгких, обнаружения различных заболеваний, а также для контроля воспалений и биохимических процессов в организме. Ранее большинство подобных устройств фиксировали лишь физические параметры дыхания: частоту дыхательных движений, пульс, насыщенность крови кислородом и артериальное давление.
Вместе с тем, в выдыхаемом воздухе содержатся химические метки, которые отражают внутренние изменения организма. Специалисты Института физики полупроводников имени А. Ржанова СО РАН (Новосибирск) совместно с учёными Объединённого института высоких температур РАН (Москва) разработали сенсор, использующий комбинацию графена и полимеров, обеспечивающий высокоточечный анализ химического состава выдоха. К примеру, при сахарном диабете и сердечных патологиях в выдыхаемой смеси возрастает концентрация ацетона, а при почечных проблемах увеличивается количество аммиака.
Текущие сенсоры дыхания чаще всего либо недостаточно чувствительны, либо имеют сложную конструкцию и доступны лишь в учреждениях здравоохранения. Поэтому создание новых, более чувствительных приборов является крайне важной задачей, — отметила руководитель проекта, который финансируется грантом РНФ, ведущий научный сотрудник лаборатории физики и технологий трёхмерных наноструктур Института физики полупроводников имени А. Ржанова СО РАН Ирина Антонова.
Созданное российскими исследователями компактное медицинское устройство представляет собой тончайшую плёнку, напечатанную на обычной офисной бумаге.
Прибор предназначен для мониторинга состояния пациентов с болезнями сердца, высоким уровнем глюкозы в крови, астмой и другими заболеваниями, а также помогает определить необходимость обращения к врачу. Сенсор можно прикрепить к телу либо медицинской маске и использовать в клинических условиях, например, для постоянного контроля дыхания во время хирургических вмешательств.
«Данное устройство позволяет получить спектр выдыхаемого воздуха, в котором видны пики ацетона, воды и, возможно, этилена. Высокая чувствительность сенсора дает возможность даже регистрировать небольшое повышение глюкозы после еды, фиксируя, сколько времени занимает у организма восстановление исходного уровня», — пояснила Антонова.
Один из разработчиков сенсора, аспирант Института физики полупроводников СО РАН Ярослав Растяпин©.