Ученые из Университета Аделаиды (University of Adelaide), Австралия, разработали новый неинвазивный диагностический метод, основанный на высокочувствительном анализе газообразных молекул-биомаркеров в выдыхаемом воздухе при помощи лазерной спектроскопии. Ключевой особенностью данного метода является возможность проводить спектроскопию, позволяющую практически мгновенно получать спектральные «отпечатки пальцев» различных газообразных продуктов метаболизма человеческого организма, содержащихся в выдыхаемом воздухе.
Как известно, в зависимости от уровня метаболизма, в выдыхаемом воздухе, помимо основных компонентов (16,3% кислорода, 4% углекислого газа, 79,7% азота), содержится ≈600 микропримесей как летучих (окиси азота, водород, аммиак и др.), так и нелетучих (глицерин, лактат, ацетоуксусная кислота и др.) соединений. Продукция каждого из них обусловлена рядом биохимических реакций и физиологических процессов, что позволяет использовать их в качестве биомаркеров состояния организма.
Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале «Optics Express», авторы применили новаторский вид лазерной спектроскопии на основе частотных оптических гребенок — спектральных линий, характерных для длинных последовательностей импульсов. Лазерный компонент системы позволяет анализировать образец воздуха в широком спектральном диапазоне, а поскольку каждая молекула отличается способностью поглощать свет в различных оптических диапазонах, это придает ей уникальную молекулярную подпись, что позволяет практически мгновенно и с высокой точностью установить состав и концентрацию молекул в образце.
Как отмечают разработчики, рабочий прототип системы будет готов в течение ближайших 2–3 лет, а коммерческий продукт будет доступен через 3–5 лет.
- Hébert N.B., Scholten S.K., White R.T. et al. (2015) A quantitative mode-resolved frequency comb spectrometer. Optics Express, 23(11): 13991.
- Paddock C. (2015) Breath analysis by laser ‘could one day screen for diabetes, cancer’. Medical News Today, 8 July (http://www.medicalnewstoday.com/articles/296461.php).
- University of Adelaide (2015) Optical ‘dog’s nose’ may hold key to breath analysis. 7 July [Epub ahead of print].
Сергей Боровик
