Американские ученые разработали датчик на основе графена, который может привести к более раннему выявлению надвигающихся приступов бронхиальной астмы и улучшить лечение не только астмы, но и других респираторных заболеваний, предотвращая госпитализацию и раннюю смерть. Конденсат выдыхаемого воздуха (крошечные капельки жидкости) быстро анализируется с помощью наноэлектронного сенсора, обнаруживающего окись азота – ключевой воспалительный маркер дыхательных путей. Созданный датчик открывает путь для разработки устройств схожих с фитнес-трекерами, с помощью которых люди могли бы носить и узнавать, когда и в какой дозировке им следует принимать лекарственные средства. Идея ученых заключается в том, чтобы разработать устройство, которое человек с астмой или другим респираторным заболеванием сможет носить на шее или на запястье для предсказания начала приступа астмы или других осложнений.
От астмы страдает около трехсот миллионов человек во всем мире. В Соединенных Штатах заболевание было диагностировано у 17,7 миллиона взрослых и 6,3 миллиона детей . Не считая других серьезных заболеваний легких таких, как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), эмфизема и хронический бронхит.
Современные неинвазивные методы диагностики и мониторинга астмы требуют дорогостоящего, громоздкого оборудования, предназначенного для исследования легочной функции, анализа выдыхаемого оксида азота и прочих. Поэтому имеется потребность в улучшенных, минимально инвазивных методах молекулярной диагностики и мониторинга астмы. Измерение биомаркеров в конденсате выдыхаемого воздуха может способствовать пониманию астмы на молекулярном уровне и привести к целенаправленному лечению и лучшему управлению болезнями.
Миниатюрный электрохимический датчик точно измеряет содержание нитрита в конденсате выдыхаемого воздуха с использованием восстановленного оксида графена. Оксид графена сопротивляется коррозии, обладает превосходными электрическими свойствами и очень точен в обнаружении биомаркеров. Графен представляет собой тонкий слой графита, используемый, например, в карандашах.
Уровень оксида азота в конденсате дыхания является перспективным биомаркером воспаления в дыхательных путях. Наличие быстрого и простого метода измерения может помочь астматику определить, влияют ли на него загрязнения воздуха, чтобы человек мог лучше управлять использованием лекарственных средств и физической активностью. Помимо этого, разработка также может использоваться в кабинете врача и отделениях неотложной помощи для контроля эффективности различных противовоспалительных препаратов и оптимизации лечения.
Нарастание воспаления дыхательных путей может быть ранним предупреждением о повышенном риске приступов астмы или обострении ХОБЛ, что позволяет принимать более ранние и более эффективные профилактические меры или превентивного лечения. При наличии кашля, свистящего дыхания и других внешних симптомов точность диагностики часто оставляет желать лучшего, поэтому идея мониторинга биомаркеров может улучшить ситуацию.
Следующим шагом является разработка портативной, переносной системы, которая может быть коммерчески доступна в течение пяти лет, сообщили специалисты. Исследователи также предполагают расширение количества биомаркеров воспаления, которые устройство сможет обнаружить и измерить.
В США ситуация с аллергией, астмой и различными респираторными заболеваниями находится на подъеме, поэтому устройства, которые могут помочь диагностировать, контролировать и управлять этими состояниями, будут пользоваться большим спросом.
Источник: Microsystems & Nanoengineering