توسعه بینی الکترونیکی فشرده برای شناسایی بیماری‌های ریوی انسان

به گزارش ایسنا و به نقل از مدیکال اکسپرس، محققان دو کشور روسیه و ایتالیا یک سیستم حسگر فشرده توسعه داده‌اند که می‌تواند همانند دستگاه بینی الکترونیکی عمل کند. این دستگاه یک پلتفرم الکترونیکی انعطاف پذیر است که می‌تواند هوای بازدم و همچنین پاتولوژی دستگاه تنفسی و اندام‌ها را تجزیه و تحلیل کند.

در طول آزمایشات، این دستگاه بیماران مبتلا به بیماری مزمن انسدادی ریه (COPD) که یک بیماری التهابی دستگاه تنفسی است را با دقت بالا شناسایی کرد. این بیماران در این زمان که بیماری کووید-۱۹ شیوع پیدا کرده در معرض خطر بالایی برای ابتلا به این بیماری قرار دارند و درصورت ابتلا عوارض خطرناکی برای آنها به دنبال دارد.

بیماری مزمن انسدادی ریه (COPD) در مخاط برونش در پاسخ به عوامل خارجی بیماری زا ایجاد می شود و منجر به تغییر منفی در عملکرد دستگاه های تنفسی می شود. فرد مبتلا به این بیماری نمی تواند اکسیژن لازم را دریافت کند زیرا میزان جریان هوایی که تنفس می کند و به داخل بدن وارد می شود، محدود است. بیماری مزمن انسدادی ریه معمولاً در اثر گازها و ذرات فرار مانند گرد و غبار ، تنباکو ، ذرات کادمیوم و سیلیکون و موارد دیگر ایجاد می شود. روش های تشخیص این بیماری پیچیده و وقت گیر است و این موضوع نیز برای سلامتی بیمار خطرناک است.

روش‌های مرسوم برای تجزیه و تحلیل تنفس، مانند کروماتوگرافی گازی ( Gas Chromatography)  و طیف سنجی جرمی پرهزینه و وقت گیر هستند ، بنابراین روش‌های جدیدی که کم هزینه باشند و سرعت آنها بالاتر باشد بسیار مورد نیاز است.

کروماتوگرافی گازی یکی از روش‌های کروماتوگرافی است که برای بررسی و جداسازی مواد فرار بدون تجزیه شدن آن‌ها، بکار می‌رود.

دکتر “ایوان باب رینتسکی” (Ivan Bobrinetskiy) محقق ارشد این مطالعه از دانشگاه ملی تحقیقات فناوری الکترونیک روسیه گفت: نقص عملکرد اعضای بدن انسان باعث تغییر در تعدادی از فرآیندهای متابولیسم می شود که بر ترکیب هوای بازدم اثر می گذارد. از تجزیه و تحلیل آن می‌توان برای شناسایی بیماری‌های دستگاه تنفسی و همچنین سایر ارگان های داخلی مانند معده استفاده کرد. مفهوم پیشنهادی بینی الکترونیکی امکان نظارت عملیاتی و تشخیص اولیه بیماری ها را تنها در چند دقیقه امکان پذیر می کند. هم چنین حسگرها قابل استفاده مجدد هستند و داده‌های اولیه و شناسایی آسیب شناسی‌های احتمالی اندام‌ها از دستگاه با استفاده از روش‌های تحلیل داده‌های آماری از جمله قابلیت‌های هوش مصنوعی به حالت دیجیتالی منتقل می‌شوند.

این سیستم مبتنی بر نانولوله‌های کربنی اصلاح شده (CNTs) است که به بینی الکترونیکی امکان می‌دهد چندین ماده را ترکیب کند. به عنوان مثال لایه‌های رسانا قابل انعطاف از نانولوله‌های کربنی ساخته می‌شوند. چنین لایه‌هایی برای تهیه سیستم مجهز به یک لایه ساختار الکترونیکی که وظیفه عملکرد دستگاه را بر عهده دارد، لازم است.

“آلبرت نسیبولین” (Albert Nasibulin)، استاد موسسه اسکولکوو گفت: نانو لوله‌های کربنی توسط رسوب بخار شیمیایی آئروسل ساخته شده و به صورت لایه‌های نازک شفاف و رسانا ذخیره می‌شوند. این فناوری قابلیت بازتولیدپذیری را دارد.

مطالعه اثربخشی سیستم جدید بر روی ۱۲ بیمار مبتلا به بیماری مزمن انسدادی ریه و نه فرد سالم مطابق با قوانین کارآزمایی بالینی انجام شد. نمونه‌گیری از نفس در کیسه‌های پلاستیکی یکبار مصرف پُلی تترافلوئورو اتیلن(PTFE) ساخته شده از یک ماده بسیار بی اثر و حاوی یک حسگر ماتریس انجام شد.

افراد تا حد امکان نفس را در ریه فرو برده و از طریق یک نی کیسه پلاستیکی را باد کردند. هنگامی که نی حذف شد بسته‌ها بسته شدند. حسگر ماتریس داخل کیسه حدود سه دقیقه با هوای بازدم تماس داشت ، به طوری که همه حسگرها می‌توانستند کاملاً با مولکول‌های گازی که مشخصه آسیب شناسی است ، در تعامل باشند. سپس برای مطالعه بعدی این سیستم با هوای خشک پاک و تمیز شد. نمونه‌ها از هر شرکت کننده با فاصله یک ساعت جمع آوری شد.

از آنجا که این سیستم همه افراد مبتلا به بیماری مزمن انسدادی ریه را شناسایی کرده است، می‌توان ادعا کرد که عملکرد دستگاه بی‌نقص است. در هوای بازدم، افزایش غلظت دی اکسید نیتروژن تشخیص داده شد. لازم به ذکر است که میزان گاز کمتر از یک مولکول در هر میلیون مولکول هوای بازدم است که نشانگر حساسیت بالای حسگرهای توسعه یافته است.

مواد فرار انتخاب شده برای این مطالعه (آمونیاک ، دی اکسید نیتروژن ، هیپوکلریت سدیم ، آب ، بنزن ، سولفید هیدروژن ، استون ، اتانول و ۲-پروپانول) با بیماری‌های خاص مرتبط هستند و به طور بالقوه می‌توانند به عنوان نشانگرهای زیستی آنها در نظر گرفته شوند. برای مثال محتوای ۲-پروپانول ، بنزن ، اتانول و استون در هوای بازدم افراد مبتلا به سرطان ریه افزایش می‌یابد در حالی که استون در بیماران دیابتی یافت می‌شود. غلظت بالای آمونیاک در نفس انسان با بیماری‌های کبد یا کلیه همراه است و سولفید هیدروژن به عنوان نشانگر نشان دهنده آسم نشان داده شده است.

انتهای پیام