נשימה בנשיפה מכילה רמזים כימיים למתרחש בגוף, כולל מחלות כמו סרטן ריאות. והמצאת דרכים לחוש את התרכובות הללו יכולה לעזור לרופאים לספק אבחנות מוקדמות -; ולשפר את סיכויי המטופלים. במחקר ב חיישני ACSחוקרים מדווחים על פיתוח חיישנים רגישים במיוחד בקנה מידה ננומטרי, שבבדיקות בקנה מידה קטן הבחינו בשינוי מרכזי בכימיה של הנשימה של אנשים עם סרטן ריאות. נובמבר הוא חודש המודעות לסרטן הריאות.
אנשים נושמים גזים רבים, כמו אדי מים ופחמן דו חמצני, כמו גם תרכובות אחרות הנישאות באוויר. חוקרים קבעו כי ירידות בכימיקל אחד נשוף -; איזופרן -; יכול להעיד על נוכחות של סרטן ריאות. עם זאת, כדי לזהות תזוזות קטנות כאלה, חיישן יצטרך להיות רגיש ביותר, המסוגל לזהות רמות איזופרן בטווח החלקים למיליארד (ppb). זה גם יצטרך להבדיל בין איזופרן מכימיקלים נדיפים אחרים ולעמוד בלחות הטבעית של הנשימה. ניסיונות קודמים להנדס חיישני גז עם מאפיינים כמו אלה התמקדו בתחמוצות מתכת, כולל תרכובת מבטיחה במיוחד שנעשתה עם תחמוצת אינדיום. צוות בראשות Pingwei Liu ו-Qingyue Wang יצאו לשכלל חיישנים מבוססי אינדיום אוקסיד כדי לזהות איזופרן ברמה שבה הוא מתרחש באופן טבעי בנשימה.
החוקרים פיתחו סדרה של תחמוצת אינדיום(III) (In2O3חיישני ננו-פתיתי מבוססי ). בניסויים הם מצאו סוג אחד, שהם כינו Pt@InNiOx עבור הפלטינה (Pt), אינדיום (In) וניקל (Ni) שהוא מכיל, הביצועים הטובים ביותר. אלה Pt@InNiOx חיישנים:
- זוהו רמות איזופרן נמוכות עד 2 ppb, רגישות שעלתה בהרבה על חיישנים קודמים.
- הגיב לאיזופרן יותר מאשר תרכובות נדיפות אחרות שנמצאות בדרך כלל בנשימה.
- בוצע באופן עקבי במהלך תשעה שימושים מדומים.
חשוב מכך, ניתוח בזמן אמת של המחברים של מבנה הננו-פתיתי והתכונות האלקטרוכימיות גילה כי ננו-צבירי Pt המעוגנים באופן אחיד על הננו-פתיתי זירזו את ההפעלה של חישת איזופרן, מה שהוביל לביצועים הרגישים במיוחד.
לבסוף, כדי להציג את השימוש הרפואי הפוטנציאלי בחיישנים אלה, החוקרים שילבו את ה-Pt@InNiOx ננו פתיתי לתוך מכשיר חישה נייד. לתוך המכשיר הזה הם הכניסו נשימה שנאספה קודם לכן מ-13 אנשים, חמישה מהם חלו בסרטן ריאות. המכשיר זיהה רמות איזופרן נמוכות מ-40 ppb בדגימות ממשתתפים עם סרטן ויותר מ-60 ppb ממשתתפים ללא סרטן. טכנולוגיית חישה זו יכולה לספק פריצת דרך בסריקה לא פולשנית של סרטן ריאות ויש לה פוטנציאל לשפר את התוצאות ואף להציל חיים, אומרים החוקרים.
