Η διάγνωση του διαβήτη αλλά και του προδιαβήτη ίσως είναι τόσο απλή όσο μια… ανάσα! Αυτό δείχνει μια νέα μελέτη ερευνητών του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια (Penn State) η οποία δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Chemical Engineering Journal.

252 εκατομμύρια πάσχουν χωρίς να το γνωρίζουν

Σήμερα περί τα 252 εκατομμύρια άτομα παγκοσμίως πάσχουν από διαβήτη χωρίς να το γνωρίζουν, σύμφωνα με τον Ατλαντα για τον Διαβήτη της Διεθνούς Ομοσπονδίας Διαβήτη (IDF).  Οι υπάρχουσες μέθοδοι διάγνωσης της νόσου απαιτούν επίσκεψη σε γιατρό και εργαστηριακές εξετάσεις, κάτι που αποτρέπει πολλά άτομα από το να πάρουν την απόφαση να μπουν στη διαδικασία. Ετσι το νέο διαγνωστικό τεστ της… ανάσας, το οποίο βασίζεται σε έναν αισθητήρα που ανέπτυξαν οι ερευνητές για να ανιχνεύει τα επίπεδα ακετόνης στην αναπνοή, αναμένεται να φέρει επανάσταση στη διάγνωση της νόσου.

Πρώτη φορά μέτρηση ακετόνης στην αναπνοή

Οι μέθοδοι διάγνωσης του διαβήτη που χρησιμοποιούνται σήμερα βασίζονται συχνά στη μέτρηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα ή και στον ιδρώτα. Είναι η πρώτη φορά που ένα τεστ μετρά τα επίπεδα ακετόνης στην αναπνοή. Παρότι ακετόνη εντοπίζεται στην αναπνοή όλων των ανθρώπων καθώς αποτελεί υποπροϊόν της καύσης του λίπους, τα επίπεδά της είναι πιο υψηλά στα διαβητικά άτομα – συγκεκριμένα επίπεδα πάνω από 1,8 μέρη ανά εκατομμύριο μαρτυρούν διαβήτη.

Εκπνεύστε, εισάγετε τον αισθητήρα, τελειώσατε

«Παρότι υπάρχουν αισθητήρες που εντοπίζουν τη γλυκόζη στον ιδρώτα, αυτοί απαιτούν προφανώς την παραγωγή ιδρώτα μέσω της άσκησης, της χρήσης χημικών ή της σάουνας – όλα αυτά δεν είναι πάντα εύκολο να καταστούν εφικτά» ανέφερε ο επικεφαλής της μελέτης, δρ Λάρι Τσενγκ, αναπληρωτής καθηγητής Μηχανικής στο Penn State και προσέθεσε: «Ο αισθητήρας μας απαιτεί μόνο το να εκπνεύσει το άτομο μέσα σε έναν ασκό και στη συνέχεια να εισάγει μέσα στον ασκό τον αισθητήρα και να περιμένει λίγα λεπτά ώστε να λάβει τα αποτελέσματα».

Ο νέος αισθητήρας από γραφένιο που ανέπτυξαν οι ερευνητές του Penn State υπόσχεται ταχύτερη, φθηνότερη, μη επεμβατική διάγνωση του διαβήτη σε ένα μόνο δείγμα της αναπνοής (Larry Cheng, Penn State)

Ο καθηγητής Τσενγκ σημείωσε ότι έχουν υπάρξει και άλλοι αισθητήρες ανάλυσης της αναπνοής για διάγνωση του διαβήτη οι οποίοι όμως ανιχνεύουν βιοδείκτες που απαιτούν τη διεξαγωγή εργαστηριακής ανάλυσης. Η ακετόνη μπορεί να ανιχνευθεί με απλό τρόπο χωρίς την ανάγκη εργαστηριακής ανάλυσης, γεγονός που καθιστά το νέο τεστ εύχρηστο και φθηνό.

Αισθητήρας από γραφένιο

Στις καινοτομίες της νέας μη επεμβατικής εξέτασης περιλαμβάνεται, εκτός από τη χρήση της ακετόνης ως βιοδείκτη, ο πρωτοποριακός σχεδιασμός του νέου αισθητήρα καθώς και τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του – κυρίως γραφένιο που έχει παραχθεί με λέιζερ. Για να δημιουργηθεί το συγκεκριμένο υλικό χρησιμοποιείται ένα λέιζερ CO2 το οποίο καίει τα υλικά που περιέχουν άνθρακα – ένα φιλμ πολυιμιδίου στην περίπτωσή μας. Παράγεται έτσι πορώδες γραφένιο το οποίο είναι ιδανικό για ανίχνευση ουσιών.

Το σωστό «ψήσιμο»

«Αυτή η διαδικασία μοιάζει με το να ψήνει κάποιος ψωμί και το ψωμί να γίνεται… κάρβουνο αν ψηθεί πολύ. Ρυθμίζοντας τις παραμέτρους του λέιζερ όπως είναι η ισχύς και η ταχύτητα, μπορούμε να ψήσουμε το πολυιμίδιο όσο χρειάζεται ώστε να παραχθεί πορώδες γραφένιο σε λίγες στρώσεις» εξήγησε ο δρ Τσενγκ.

«Πάντρεμα» υλικών για επιλεκτικά αποτελέσματα

Γιατί όμως χρειαζόταν να χρησιμοποιηθεί πολύ πορώδες γραφένιο στον νέο αισθητήρα; Επειδή οι μεγάλοι πόροι αφήνουν τα αέρια να τους διαπεράσουν εύκολα, γεγονός που αυξάνει τις πιθανότητες «σύλληψης» των μορίων αερίων με δεδομένο ότι η αναπνοή περιέχει και υψηλή συγκέντρωση υγρασίας. Ωστόσο, όπως προέκυψε, το γραφένιο που είχε παραχθεί με λέιζερ δεν ήταν αρκετά επιλεκτικό ώστε να «συλλάβει» συγκεκριμένα την ακετόνη σε σύγκριση με άλλα αέρια – έτσι συνδυάστηκε με οξείδιο του ψευδαργύρου. «Ο συνδυασμός των δύο υλικών επέτρεψε την επιλεκτική ανίχνευση της ακετόνης» είπε ο καθηγητής.

Μπλοκάροντας την υγρασία

Μια άλλη πρόκληση για τους ερευνητές ήταν το να αποτρέψουν την επιφάνεια του αισθητήρα από το να απορροφά και τα μόρια του νερού που περιέχονται στην αναπνοή. Ετσι εισήγαγαν μια ειδική μεμβράνη που μπλόκαρε το νερό και επέτρεπε μόνο στην ακετόνη να διεισδύσει στον αισθητήρα.

Σε τροχιά βελτιώσεων

Ο δρ Τσενγκ σημείωσε πως αυτή τη στιγμή η μέθοδος απαιτεί το να εκπνέει ο χρήστης απευθείας μέσα στον ασκό ώστε να αποτρέπεται η παρέμβαση άλλων παραγόντων όπως η εισαγωγή αέρα του περιβάλλοντος. Το επόμενο βήμα είναι η βελτίωση του αισθητήρα ώστε να μπορεί να χρησιμοποιείται απευθείας κάτω από τη μύτη ή να είναι προσδεδεμένος σε μια μάσκα και να αναλύει κατευθείαν τον εκπνεόμενο αέρα.

Προς διάγνωση και άλλων νόσων

Στους επόμενους στόχους της ερευνητικής ομάδας, σύμφωνα με τον καθηγητή, περιλαμβάνεται και η διερεύνηση χρήσης του αισθητήρα για διάγνωση και άλλων νόσων. «Εάν κατανοήσουμε καλύτερα πώς τα επίπεδα ακετόνης στην αναπνοή αλλάζουν με τη διατροφή και την άσκηση, θα έχουμε μια μεγάλη ευκαιρία να εφαρμόσουμε αυτή τη γνώση και σε άλλες εφαρμογές υγείας πέρα από τη διάγνωση του διαβήτη» κατέληξε ο δρ Τσενγκ.

Πηγή: Το Βήμα