تشخیص دیابت و پیش‌ دیابت با یک حسگر تنفسی جدید

پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا حسگر جدیدی بر پایه گرافن ساخته‌اند که تنها با یک بازدم می‌تواند دیابت و پیش‌ دیابت را در چند دقیقه تشخیص دهد.

به گزارش بازتاب امروز، حدود ۳۷ میلیون بزرگسال آمریکایی به دیابت مبتلا هستند و یک نفر از هر پنج نفر حتی از بیماری خود خبر ندارد.

روش‌های فعلی تشخیص اغلب نیازمند آزمایش خون و مراجعه به آزمایشگاه هستند، که هزینه‌بر و وقت‌گیر است. اما این فناوری جدید تنها با یک نمونه بازدم می‌تواند نتیجه را در چند دقیقه نشان دهد.

استون؛ نشانگر متابولیسم چربی

این حسگر روی تشخیص ماده‌ای به نام استون تمرکز دارد؛ ترکیبی که بدن هنگام سوزاندن چربی به‌ طور طبیعی تولید می‌کند.

همه افراد هنگام بازدم، مقداری استون دفع می‌کنند اما اگر سطح این ماده بالاتر از ۱.۸ بخش در میلیون (ppm) باشد، نشانه‌ای از خطر دیابت است.

دکتر هوانیو لری چنگ، یکی از پژوهشگران این مطالعه گفت: «برای اندازه‌گیری گلوکز، حسگرهایی وجود دارند که از عرق بدن استفاده می‌کنند، اما برای اینکه بدن عرق کند، باید ورزش کرد یا از مواد خاص یا سونا کمک گرفت، که همیشه امکان‌پذیر نیست. حسگر جدید فقط با یک بازدم داخل کیسه کار می‌کند و نتیجه را در عرض چند دقیقه نشان می‌دهد.»

پژوهشگران برای ساخت این حسگر در راستای تشخیص دیابت و پیش‌ دیابت، از نوعی گرافن استفاده کردند، که با کمک لیزر ساخته می‌شود. برای تولید آن، یک لایه نازک از یک پلاستیک خاص (پلی‌ایمید) را با لیزر دی‌اکسیدکربن می‌سوزانند تا سطحی متخلخل و کربنی شکل بگیرد. چنگ این فرایند را شبیه برشته‌ کردن نان توصیف کرد تا جایی که کاملاً سیاه و زغالی شود.

• با تنظیم دقیق لیزر، ساختاری چندلایه و متخلخل از گرافن به‌دست می‌آید که برای شناسایی گازها بسیار مناسب است.
• پژوهشگران برای بالا بردن دقت حسگر، گرافن را با اکسید روی (ZnO) ترکیب کردند.
• اتصال این دو ماده باعث شد که حسگر بتواند استون را با دقت و انتخاب‌پذیری بالاتری تشخیص دهد.

حل مشکل رطوبت بازدم

رطوبت موجود در بازدم می‌توانست با چسبیدن به سطح حسگر، دقت آن را مختل کند. پژوهشگران برای رفع این مشکل، از غشایی ویژه استفاده کردند، که مولکول‌های آب را مسدود می‌کرد، اما اجازه عبور استون را می‌داد.

گام‌های بعدی در تشخیص دیابت و پیش‌ دیابت

در حال حاضر برای دستیابی به نتایج دقیق، افراد باید درون یک کیسه بازدم کنند تا جریان هوا مانع عملکرد حسگر نشود. اما هدف بعدی محققان طراحی نسخه‌ای است که بتواند به صورت مستقیم زیر بینی یا داخل ماسک استفاده شود.

چنگ اعلام کرد: «اگر بتوانیم بفهمیم که مقدار استون در بازدم چطور با رژیم غذایی و ورزش تغییر می‌کند (درست مثل بالا و پایین شدن قند خون)، این فناوری می‌تواند کاربردهایی فراتر از تشخیص دیابت داشته باشد و به بهبود سلامت فردی کمک کند.»