Tijekom posljednja dva desetljeća došlo je do značajnog napretka u razvoju i implementaciji tehnologija elektroničkog nosa (E-Nose), uključujući uređaje poput alkotesta, u zdravstvenom i biološkom sektoru. Elektronički nos je sustav umjetnih senzora koji se općenito sastoji od niza kemijskih senzora za detekciju profila hlapljivih organskih spojeva u dahu (otisaka daha) i algoritma za prepoznavanje uzoraka.

Složenost daha i mirisa

Ljudsko tijelo emitira različite mirise iz različitih regija, s različitim hlapljivim kemikalijama prisutnim u tim mirisima. Sastav ovih molekula razlikuje se od osobe do osobe na temelju čimbenika kao što su dob, spol, fiziološko stanje, a možda i genetika. Ove hlapljive kemikalije imaju golemu važnost jer mogu poslužiti kao biomarkeri za procjenu fiziološkog stanja pojedinca, praćenje napredovanja bolesti i procjenu medicinskih tretmana. Izvori tih mirisnih spojeva uključuju dah, kožu, znoj, urin i druge tjelesne tekućine.

Među tim izvorima dah je od najveće važnosti kao fiziološki uzorak. Početnu analizu daha proveo je 1971. nobelovac Linus Pauling, koji je koristio plinsku kromatografiju za odvajanje komponenti daha. Ova je analiza otkrila da je ljudski dah složena smjesa koja sadrži više od 200 hlapljivih organskih kemikalija u iznimno niskim koncentracijama.

Analiza disanja nudi nekoliko prednosti – brza je, neinvazivna i ne zahtijeva invazivno prikupljanje arterijske krvi, budući da odražava koncentracije spojeva u arterijskoj krvi kroz pasivnu difuziju u plućima.

Do danas su istraživači identificirali više od 3.500 hlapljivih organskih spojeva (HOS) u dahu. Dok se većina plinova koje udišemo sastoji od kisika, dušika, ugljičnog dioksida i vode, tisuće HOS-eva u tragovima postoje u zaostalom dijelu, svaki u različitim količinama. Neki uobičajeni HOS-evi pronađeni u ljudskom metabolizmu uključuju aceton, izopren, metanol i etan, koji su nusprodukti bitnih metaboličkih procesa i vrijedni su za kliničku dijagnostiku.

Dah kao sredstvo za dijagnozu

Analiza daha pokazala se značajnom u dijagnostici raznih nezaraznih bolesti poput oksidativnog stresa, plućnih bolesti, dijabetesa, metaboličkih poremećaja i gastrointestinalnih poremećaja.

Oksidativni stres odnosi se na oštećenje stanica uzrokovano reakcijama između reaktivnih vrsta kisika i oksidativnih tvari. Povezan je sa stanjima poput peroksidacije lipida i bronhiektazija. Kliničke studije su pokazale značajnu vezu između povećane aktivnosti peroksidaze i izdisaja ugljikovodika.

Biomarkeri poput izdahnutog etana, n-pentana i vodikovog peroksida korišteni su za procjenu oksidativnog oštećenja. Plućni poremećaji, uključujući astmu, kroničnu opstruktivnu plućnu bolest, intersticijsku bolest pluća i sindrom respiratornog distresa kod odraslih, također se mogu dijagnosticirati analizom komponenata disanja.

Pacijenti s astmom često pokazuju povišene razine dušikovog oksida, dok su neki istraživači istraživali monometilirane alkane i C4 do C20 alkane kao potencijalne markere raka pluća. Osim toga, metabolička stanja poput dijabetesa i bubrežnih bolesti mogu se otkriti procjenom razine acetona u dahu.

Istraživanja koja se bave ovom vrstom dijagnostike

Najnovija istraživanja uključuju PAN Cancer Study for Early Detection of Cancer in Breath, koja istražuje korištenje tehnologije biopsije daha za identifikaciju HOS-ova biomarkera raka povezanih s ranim fazama šest različitih zloćudnih bolesti.

Još jedno područje interesa su tekuće biopsije, s pilot studijom u Velikoj Britaniji koja razvija test krvi za rano otkrivanje raka dojke koji može identificirati antigene povezane s tumorom povezane s rakom dojke do pet godina prije pojave kliničkih simptoma. Slično tome, istražuju se tekuće biopsije za otkrivanje raka pluća korištenjem ultradubokog sekvenciranja sljedeće generacije DNK-a bez stanica u plazmi u bolesnika s uznapredovalim malignim tumorima pluća, kao što je predstavljeno na godišnjem sastanku ASCO-a 2019.

Pročitajte i ove članke:

• Nema više čekanja na magnetsku rezonancu! Za otkrivanje brzorastuće Alzheimerove bolesti koristit će se nova vrsta testiranja
• Istraživanje na 244.041 ženi: Otkriveni novi geni koji su povezani s pojavom česte vrste raka
• Nova krvna pretraga može za sat vremena identificirati uzrok vrućice kod djece! Je li ovo kraj pretjeranoj upotrebi antibiotika?

Tekst Dana

Za vas izdvajamo

Česte gljivice u domu

Osam neuroloških simptoma koje uzrokuje plijesan

• Tomislav Stanić
• 2 min čitanja

• dah kao sredstvo za dijagnozu
• hlapljivi organski spojevi
• istraživanje