Специальная маска для лица может обнаружить заболевание почек по дыханию

Фото из открытых источников

Хирургические маски для лица помогают предотвратить распространение патогенов, передающихся воздушно-капельным путем, и поэтому были повсеместно распространены во время пандемии COVID-19. Теперь модифицированная маска может также защитить владельца, выявляя состояния здоровья, включая хроническую болезнь почек.

Исследователи, сообщающие в ACS Sensors, встроили специализированный датчик дыхания в ткань лицевой маски для обнаружения метаболитов, связанных с заболеванием. В ходе первоначальных испытаний датчик правильно идентифицировал людей с этим заболеванием в большинстве случаев.

Почки удаляют отходы, образующиеся в результате метаболических процессов организма. Но в случае хронической болезни почек (ХБП) эти органы повреждаются и со временем теряют функцию, что может иметь далеко идущие последствия для здоровья человека.

Центры по контролю и профилактике заболеваний США оценивают, что 35 миллионов американцев страдают ХБП, и многие другие могут иметь это заболевание, не зная об этом, возможно, на ранней стадии. В настоящее время медицинские специалисты диагностируют это состояние, измеряя метаболиты в крови или моче, но недорогие, низкотехнологичные системы, такие как те, что сделаны из специальных конфет, могли бы облегчить этот процесс.

Химические датчики дыхания — еще один диагностический инструмент, который в настоящее время изучается, поскольку люди с ХБП выдыхают повышенные уровни аммиака — химического вещества, связанного с этим состоянием. Однако аммиак также связан с другими заболеваниями. Коррадо Ди Натале и его коллеги хотели создать специальный датчик, который одновременно обнаруживает аммиак и другие метаболиты, связанные с ХБП.

Для удобства использования они встроили датчик в привычную форму: хирургическую маску для лица. Чтобы создать датчик дыхания, команда сначала покрыла серебряные электроды проводящим полимером, который обычно используется в химических датчиках. Полимер был модифицирован порфиринами — молекулами, чувствительными к летучим соединениям — для повышения чувствительности.

Покрытые электроды помещались между слоями одноразовой медицинской маски, а провода соединяли устройство с электронным считывающим устройством.

Когда выбранные газы взаимодействовали с этим специализированным полимером, это вызывало измеримое изменение электрического сопротивления. Эти первоначальные эксперименты на воздухе подтвердили высокую чувствительность датчика к метаболитам, связанным с CKD, включая аммиак, этанол, пропанол и ацетон.

Затем специализированные маски для лица были протестированы на 100 людях. Примерно у половины участников был диагноз ХБП, а у другой половины (контрольная группа) — нет.

Датчики обнаружили несколько соединений в дыхании участников, а статистический анализ данных выявил четкую закономерность, отличающую участников с ХБП от контрольной группы.

Датчик команды правильно определил, когда у пациента была ХБП в 84% случаев (истинно положительный результат) и когда у пациента не было ХБП в 88% случаев (истинно отрицательный результат). Кроме того, результаты показывают, что данные датчика можно использовать для оценки стадии ХБП, что может быть очень ценным в диагностическом процессе.

Исследователи утверждают, что эти результаты открывают потенциал для простого, неинвазивного и экономически эффективного мониторинга пациентов с ХБП.

«Ожидается, что внедрение этой технологии улучшит лечение пациентов с ХБП, поскольку позволит своевременно выявлять изменения в прогрессировании заболевания», — говорят соавторы исследования Серджио Бернардини и Аннализа Ноче.