Oamenii de ştiinţă au inventat un dispozitiv inovator pentru detectarea semnelor de boală din aerul expirat. Tehnologia portabilă detectează molecule din respiraţie şi poate sprijini gestionarea unor afecţiuni diverse, de la diabet până la îngrijirea nou-născuţilor.
În ciuda numeroaselor descoperiri medicale din secolul XX, cea mai eficientă metodă de detectare a moleculelor a rămas analiza fluidelor, precum sângele sau urina.
Acum, un grup de oameni de ştiinţă de la Universitatea din Chicago (UChicago) a creat un dispozitiv miniatural portabil care poate colecta şi detecta molecule aeropurtate, un progres cu promisiuni uriaşe pentru numeroase domenii ale medicinei şi sănătăţii publice.
Cercetătorii estimează că dispozitivul, botezat ABLE, ar putea detecta virusurile sau bacteriile din aer, în spitale sau spaţii publice, ar putea îmbunătăţi îngrijirea neonatală sau ar permite persoanelor cu diabet să îşi monitorizeze nivelul de glucoză din respiraţie.
Studiul a fost publicat miercuri, în revista Nature Chemical Engineering.
De-a lungul timpului, oamenii de ştiinţă au reuşit mult mai uşor să identifice molecule în lichide decât în aer, de aceea multe teste medicale implică prelevarea de sânge. Chiar şi testele rapide pentru Covid, folosite la domiciliu, trebuie completate cu câteva picături de lichid pentru a obţine un rezultat.
O parte din problemă este diluţia. În aer, particulele căutate, precum virusurile, pot fi într-o concentraţie de una la un trilion. Este o provocare uriaşă pentru un instrument de detecţie şi, până acum, a fost nevoie de echipamente mari şi costisitoare.
Echipa de la UChicago a încercat să rezolve această problemă găsind o metodă de a transforma aerul în lichid, pentru a facilita analiza.
Cercetătorii au conceput un sistem format din mai multe componente. Mai întâi, o pompă aspiră aerul. Apoi, un umidificator adaugă vapori de apă, iar un sistem miniatural de răcire scade temperatura. Prin acest proces, aerul se transformă în picături care conţin particulele de interes.
Picăturile alunecă pe o suprafaţă ultra-netedă, special concepută, şi se colectează într-un mic rezervor. De acolo, moleculele din lichid pot fi detectate cu uşurinţă, folosind echipamente deja disponibile pe piaţă.
Echipa a botezat sistemul ABLE, adică Airborne Biomarker Localization Engine (Motor de Localizare a Biomarkerilor Aeropurtaţi). Dispozitivul are o dimensiune de 10/20 de centimetri.
Inspiraţia iniţială a venit în urma unei vizite, în urmă cu câţiva ani, la Secţia de Terapie Intensivă Neonatală a Spitalului de Pediatrie Comer al UChicago. Fondatoarea centrului, şefa Secţiei de Neonatologie, Erika Claud, care este şi profesor de pediatrie, îşi dorea o modalitate de a testa pacienţii nou-născuţi fără metode invazive.
„Nou-născuţii prematuri sunt unii dintre cei mai vulnerabili şi fragili pacienţi pe care îi îngrijim în medicină. Această tehnologie ne oferă şansa de a monitoriza, într-un mod neinvaziv, biomarkeri nou identificaţi, pentru a îmbunătăţi îngrijirea acestor nou-născuţi”, a declarat prof. Claud, citată într-un comunicat.
Cercetătorii văd numeroase alte posibile aplicaţii, însă se confruntă cu o provocare: tehnologia de a detecta cu uşurinţă molecule din aer este atât de recentă, încât nu se ştie încă precis ce tipuri de molecule ar trebui monitorizate.
De exemplu, grupul colaborează acum cu specialişti care tratează boala inflamatorie intestinală. Potenţial, se pot detecta markeri de inflamaţie în respiraţia pacienţilor cu această afecţiune, dar mai întâi trebuie identificaţi şi catalogaţi.
Echipa îşi propune, de asemenea, să rafineze designul şi să îl miniaturizeze şi mai mult, pentru a-l transforma într-un dispozitiv ultraportabil şi uşor de utilizat.
Tehnologia ar putea fi folosită, în viitor, pentru diagnosticarea unei game largi de boli.
Foto articol. Tehnologia ABLE. Credit foto: Bozhi Tian, UChicago, 21 mai 2025.
