Изобретение томских ученых позволит ставить диагнозы по выдыхаемому воздуху
Сотрудники Института мониторинга климатических и экологических систем (ИМКЭС СО РАН) получили патент на прибор для анализа состава выдыхаемого человеком воздуха, передает пресс-служба инновационных организаций области.
По выдыхаемому человеком воздуху можно многое сказать о состоянии организма. Кроме азота, кислорода, углекислого газа и паров воды, воздух содержит компоненты, которые могут свидетельствовать о происходящих внутри биохимических процессах и являться маркерами различных заболеваний. Например, наличие окиси азота с большой долей вероятности говорит об инфекции дыхательных путей, этанола — о сахарном диабете, метана — о расстройстве желудочно-кишечного тракта.
«Анализ газового состава выдыхаемого воздуха — перспективный метод диагностики заболеваний, потому что вся медицина будущего построена на неинвазивных методах. Если нам удастся создать такой прибор, это придаст серьезный импульс развитию направления», — считает автор изобретения Дмитрий Петров.
Сложность заключается в том, что маркерные компоненты содержатся в выдохе в малых концентрациях, а их количество может превышать сотню. Один газовый хроматограф либо лазерный абсорбционный спектрометр, как правило, способны выявлять лишь около десяти компонентов, поэтому для полного анализа выдыхаемого воздуха необходимо иметь несколько таких приборов. Лишенные этих недостатков масс-спектрометры являются весьма дорогостоящими и прихотливыми приборами, ввиду чего работать на них может только квалифицированный персонал.
Дмитрий Петров предлагает анализировать выдыхаемый воздух с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света. Спектральные линии рассеянного излучения позволяют однозначно определить молекулярное строение вещества, а также дать количественные оценки.
«Это первый прибор для решения данной задачи, построенный на таком принципе, — отметил он. — По чувствительности он превосходит все существующие аналоги и способен зарегистрировать компоненты, содержание которых превышает одну десятитысячную долю процента. При этом, если понадобится, можно сделать устройство еще чувствительнее. Кроме того, метод позволяет одновременно контролировать абсолютно все молекулярные составляющие газовой среды, физических ограничителей нет».
Прибор размером с компьютерный системный блок. Работоспособность своей идеи разработчики проверили на макете, проанализировав воздух, выдыхаемый курильщиком. Образец содержал угарный газ, водород, повышенное количество метана и другие органические вещества.
«Прибор еще нуждается в доработке в части привязки спектральных полос к конкретным молекулам, а также повышения уровня информативных сигналов. Сейчас воздух анализируется примерно полчаса, но в перспективе можно сделать так, что процедура займет всего несколько минут», — рассказал Петров.
Добавим, для доработки прибора и вывода его на рынок необходимо около десяти миллионов рублей, и ученые ищут инвесторов для проекта. Сейчас в ИМКЭС разрабатывается несколько видов газоанализаторов, основанных на спектроскопии комбинационного рассеяния света. Один из них предназначен для анализа состава природного газа в трубопроводах «Газпрома», другой — для контроля газовых загрязнений атмосферы.