Zmodyfikowana maseczka wykrywa chorobę nerek poprzez analizę oddechu
Nowe narzędzie diagnostyczne w postaci zmodyfikowanej maseczki chirurgicznej
Maseczki chirurgiczne, które odegrały kluczową rolę w ograniczaniu rozprzestrzeniania się patogenów przenoszonych drogą kropelkową w czasie pandemii COVID-19, mogą teraz służyć nie tylko ochronie przed zakażeniem. Zespół naukowców, którego wyniki opublikowano na łamach ACS Sensors, opracował zmodyfikowaną maseczkę zdolną do wykrywania chorób, w tym przewlekłej choroby nerek (PChN), poprzez analizę wydychanego powietrza. Urządzenie zawiera czujnik chemiczny wbudowany w tkaninę maseczki, który reaguje na obecność metabolitów związanych z PChN. W testach wstępnych czujnik prawidłowo identyfikował osoby chore w większości przypadków.
Nerki pełnią kluczową rolę w usuwaniu produktów przemiany materii. W przypadku PChN narządy te ulegają uszkodzeniu i stopniowo tracą swoją funkcję, co wpływa na ogólny stan zdrowia pacjenta. Według danych amerykańskiego CDC (Centers for Disease Control and Prevention), około 35 milionów Amerykanów choruje na PChN, z czego wiele osób nie jest tego świadomych, szczególnie w początkowej fazie choroby. Standardowe metody diagnostyczne opierają się na analizie krwi lub moczu. Jednakże pojawiające się niskokosztowe, niskotechnologiczne rozwiązania — w tym bazujące na czujnikach chemicznych — mogą znacząco uprościć diagnostykę.
Osoby z PChN wydychają zwiększone ilości amoniaku — substancji powiązanej z chorobą. Choć amoniak występuje również w innych schorzeniach, zespół badaczy pod kierunkiem Corrado Di Natale postanowił opracować czujnik, który wykrywa nie tylko amoniak, ale i inne metabolity charakterystyczne dla PChN.
Budowa i mechanizm działania czujnika w maseczce
Aby zwiększyć użyteczność i akceptację wśród użytkowników, czujnik umieszczono w formie znanej wszystkim maseczki chirurgicznej. Elektrody srebrne pokryto przewodzącym polimerem, szeroko wykorzystywanym w czujnikach chemicznych. Polimer ten zmodyfikowano cząsteczkami porfiryn — wrażliwymi na związki lotne — co pozwoliło zwiększyć czułość detekcji. Elektrody umieszczono między warstwami jednorazowej maseczki medycznej i podłączono do elektronicznego układu odczytowego. W kontakcie z określonymi gazami, układ rejestrował zmiany oporu elektrycznego, odzwierciedlające obecność takich związków jak amoniak, etanol, propanol i aceton.
Wyniki testów i potencjalne zastosowania kliniczne
Specjalistyczne maseczki testowano na grupie 100 osób — połowa z nich miała zdiagnozowaną PChN, a druga połowa stanowiła grupę kontrolną. Analiza chemiczna oddechu pozwoliła czujnikowi odróżnić osoby chore od zdrowych z dokładnością 84% (prawdziwie dodatnie) i 88% (prawdziwie ujemne). Co więcej, dane z czujników umożliwiały wstępne oszacowanie stopnia zaawansowania choroby, co może istotnie wspomóc proces diagnostyczny.
Autorzy badania podkreślają, że opracowana technologia może stać się prostym, nieinwazyjnym i opłacalnym narzędziem do monitorowania pacjentów z PChN.
„Wdrożenie tej technologii może usprawnić opiekę nad pacjentami z chorobą nerek poprzez szybką identyfikację zmian w przebiegu choroby” — komentują współautorzy badania, Sergio Bernardini i Annalisa Noce.
Projekt został sfinansowany z funduszy Unii Europejskiej w ramach inicjatywy NextGenerationEU.
Źródło: American Chemical Society, ACS Sensors
