Версия для печати
Вернуться к списку

Сибирские ученые создают новые материалы для сенсорной диагностики заболеваний органов дыхания

Группа ученых из Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН разрабатывает новые гибридные материалы на основе пленок фталоцианинов и наночастиц благородных металлов — слоев химических сенсоров для диагностики заболеваний органов дыхательных путей. Реализация этой идеи позволит своевременно выявлять проблемы в дыхательной системе человека, избежать перехода болезней в хроническую стадию и последующего дорогостоящего лечения.

Из-за пандемии COVID-19 ученые стали активнее вести исследования в сфере заболеваний органов дыхания. Сегодня существует потребность в разработке сенсорного диагностического направления.

Общая схема химического процесса

«Развитие сенсорного направления “от материалов к портативному датчику” позволит в дальнейшем иметь достоверные данные о состоянии органов дыхания практически в домашних условиях. Предполагается, что усовершенствование материалов сенсоров создаст предпосылки к переходу к конкретным изделиям, датчиками “два в одном”, которые будут улавливать оксиды азота — метаболиты заболеваний дыхательных путей в выдыхаемом воздухе и слюне. Наш проект направлен на создание материалов для газовых сенсоров и электрохимических сенсоров», — отмечает сотрудник ИНХ СО РАН кандидат химических наук Светлана Игоревна Доровских.

В процессе диагностики пациент выдыхает воздух в датчик, с помощью встроенных калибровочных программ прибор выдает значение, по которому можно выявить воспалительный процесс. Похожий принцип работы у импортного устройства NObreath, но из-за высокой стоимости он является труднодоступным. Материал сенсора, который используется в создаваемом сибирскими учеными датчике, — их авторская разработка.

Лаборатория ИНХ СО РАН работает с полупроводниковыми материалами на основе пленок фталоцианинов. «Некоторые наши исследования до сих пор были направлены на детектирование аммиака для определения почечной недостаточности при анализе выдыхаемого воздуха. Сейчас мы решили двигаться в направлении диагностики дыхательных органов и анализа NO и его метаболитов. Фталоцианины известны как проводники и широко востребованы. Мы решили их усовершенствовать путем создания структур на основе пленок фталоцианинов и модификаций этих структур наночастицами благородных металлов: золота, платины и других. Преимуществом создаваемых нами материалов, прежде всего, является комбинация двух компонентов благородных металлов и полупроводников, что позволит повысить чувствительность сенсоров к определяемым биомаркерам без необходимости их разделения в образцах выдыхаемого воздуха и слюны. Такой подход делает возможным выявление следов специфических биомаркеров на уровне биллионных долей», — отмечает С. И. Доровских.

Способность сенсорного датчика улавливать биллионные следы биомаркера повышает его эффективность, а неинвазивность и быстрота диагностики датчика обуславливают его перспективность для медицины. Прибор пусть и не покажет первопричину возникновения воспалительного процесса, но на относительно ранних стадиях сможет определить предпосылки к заболеванию органов дыхательных путей. Имея на руках эту информацию, человек уже может своевременно обратиться к лечащему врачу и предупредить возникновение хронической или трудноизлечимой фазы болезни. Так же как и тест для определения уровня глюкозы, диагностику органов дыхания нужно наблюдать в динамике, это позволит держать здоровье под контролем.