Новый дыхатель может раскрыть тайны болезней по дыханию человека

Научные открытия в области диагностики болезней делают шаги вперёд благодаря созданию инновационных технологий, которые позволяют обнаружить признаки заболеваний без необходимости сдавать кровь или проходить дорогостоящие процедуры. В центре внимания — новый прибор, похожий на алкотестер, но не для определения содержания алкоголя в крови, а для выявления биомаркеров — веществ, характерных для определённых болезней, — в дыхании человека. Эта технология обещает революцию в медицине, сделав диагностику быстрее, проще и доступнее.

Что такое ABLE и как он работает?

Разработанный учёными из Университета Чикаго прототип устройства, получивший название Airborne Biomarker Localization Engine (ABLE), способен улавливать и концентрировать мельчайшие молекулы, присутствующие в воздухе при выдохе. Эти молекулы — это так называемые летучие органические соединения (VOC — Volatile Organic Compounds), которые выделяет организм в процессе жизнедеятельности. Уровень и состав этих веществ могут свидетельствовать о наличии различных заболеваний, например, рака лёгких, диабета или астмы.

Принцип работы ABLE основан на сборе воздуха, его увлажнении и охлаждении, что вызывает конденсацию молекул, превращая их в концентрированные капли. Эти капли собираются в специальный резервуар и могут быть использованы для тестирования с помощью стандартных методов обнаружения веществ, например, с помощью тест-полосок или химических аналитических приборов. В результате появляется возможность проведения диагностики всего за несколько минут, просто выдохнув в устройство.

Компактность и низкая стоимость — ещё одни преимущества ABLE. Размер устройства составляет всего 10 на 20 сантиметров, а его цена — менее 15 000 рублей. За десять минут работы устройство собирает около миллилитра конденсата, которого достаточно для проведения множества анализов. Такой уровень эффективности делает устройство доступным для использования в клиниках, поликлиниках и даже в домашних условиях.

Преимущества нового подхода в диагностике

Традиционные методы диагностики требуют заборов крови, мазков или мочевых проб, что связано с дискомфортом, рисками заражения и высокой стоимостью. В то время как дыхательная диагностика — это неинвазивный и быстрый способ определить здоровье. Согласно исследованиям, у человека можно идентифицировать индивидуальные особенности дыхания с точностью до 97%, что уже подтверждено экспериментально. Такой подход позволяет не только выявлять наличие заболевания, но и отслеживать эффективность лечения, а также выявлять ранние признаки воспалительных процессов или предраковых состояний.

Кроме того, исследователи уже собрали базу данных из 327 летучих соединений, присутствующих в дыхании и связанных с заболеваниями. Анализ этих соединений может открыть новые горизонты для обнаружения болезней на ранних стадиях, что значительно повышает шансы на успешное лечение и снижает затраты на медицину.

Доказательства эффективности: тестирование на практике

Учёные провели сразу несколько экспериментов, подтвердив работоспособность ABLE. В одном из них устройство определяло уровень глюкозы в дыхании человека — показатель, напрямую связанный с уровнем сахара в крови. Результаты показали, что концентрация глюкозы в выдохе точно коррелировала с содержанием сахара в крови, что подтвердило возможность использования тест-полосок для дальнейшего анализа. Это открывает путь к созданию домашнего устройства для мониторинга диабета без необходимости сдачи крови.

Другой эксперимент касался исследования микробов у лабораторных мышей, одних из которых задавали микробов, взятых у человеческих новорожденных, рожденных раньше срока, а других — у полноценных новорождённых. В ходе анализа обнаружили повышенные уровни гликосфинголипидов — веществ, регулирующих воспаление — в дыхании "преждевременных" мышей, что указывает на потенциальную возможность использовать ABLE для диагностики воспалительных процессов и в человеческой медицине.

Также устройство успешно собрало пыльцу, бактерии и аэрохолмы E. coli из воздуха вблизи недавно опорожнённых туалетов, что говорит о его потенциале для мониторинга качества воздуха и определения загрязнений. Этот аспект особенно важен для обеспечения экологической безопасности и профилактики инфекционных заболеваний.

Проблемы и перспективы развития

Несмотря на обещающие результаты, в настоящее время остаются вызовы. Одной из них является необходимость более глубокого изучения состава VOC и связи между конкретными соединениями и определёнными болезнями. Пока учёные работают над созданием расширенной базы данных и проводят клинические исследования совместно с медицинскими учреждениями. Так, в ближайших планах — сотрудничество с гастроэнтерологами для поиска маркеров воспаления кишечника, а также разработка миниатюрных версий устройства, которые можно носить в кармане или интегрировать в аксессуары.

Эксперты полагают, что дальнейшая доработка технологии приведёт к появлению носимых устройств для непрерывного контроля здоровья. Это станет революцией в превентивной медицине, позволяя диагностировать болезни на ранних стадиях и своевременно реагировать на любые изменения организма.

Заключение

Разработка ABLE и подобных технологий открывает новую эру в медицине, где диагностика становится быстрой, доступной и безболезненной. В будущем такие устройства могут стать неотъемлемой частью системы здравоохранения, помочь миллионам людей своевременно обнаруживать серьёзные заболевания и сохранять здоровье в условиях постоянного технологического прогресса.