Bilim insanları, dışarıya verdiğimiz nefesteki biyolojik belirteçleri tespit ederek potansiyel hastalıkların işaretlerini yakalayabilecek yeni bir nefes analizi sistemi geliştirdiklerini duyurdu.
Araştırmacılar, bu sistemin gelecekte tıbbi teşhisleri basitleştirerek sağlık takibini sadece bir cihaza nefes vermek kadar kolay hale getirmesini umuyor. Prototipleri olan ve 'ABLE' (airborne biomarker localization engine - Havadan Biyobelirteç Lokalizasyon Motoru) adı verilen bu cihaz, havada asılı duran molekülleri yoğunlaştırarak konsantre sıvı damlacıkları haline getiriyor.
Geliştirilen bu damlacıklar, basit test şeritleri de dahil olmak üzere mevcut teknolojilerle uyumlu çalışabiliyor. Araştırmacılar, bu platformun hem oldukça erişilebilir hem de düşük maliyetli olabileceğini belirtiyor. Cihaz hakkında yapılan bir çalışma, prestijli bir bilim dergisinde yayımlandı.
Çalışmaya dahil olmayan bir bilim insanı, biyosensörler ve biyo-elektronik alanında çalışan bir araştırmacı olarak bu gelişmeden heyecan duyduğunu ifade etti. Uzun süredir havadan biyobelirteç tespiti önemli ilgi görse de, gereken hassasiyeti elde etmenin zorlu bir süreç olduğunu belirten bilim insanı, bu teknoloji doğrulandıktan sonra kullanıcıların gelecekte sadece bir test şeridine nefes vererek birkaç dakika içinde sağlık değerlendirmesi alabileceğini ekledi.
Teşhise Yeni Bir Yaklaşım mı?
Birçok teşhis testi kan almayı, tükürük veya idrar örnekleri toplamayı gerektirir; ancak bu tür örneklerin alınması hastalar için risk veya rahatsızlık yaratabilir. Nefes örneği almak bu sorunların üstesinden gelmeye yardımcı olabilir.
Vücudumuz, oda sıcaklığında genellikle gaz halinde bulunan küçük organik moleküller olan uçucu organik bileşikleri (VOC'ler) yayar ve bunlar insan nefesinde bulunabilir. Yapılan çalışmalar, belirli kimyasalların tıbbi durumlarla ilişkilendirilebileceğini ve bunun da onları potansiyel bir teşhis aracı haline getirdiğini göstermektedir. Bilim insanları yakın zamanda astım, diyabet ve akciğer kanseri gibi hastalıklarla geçici olarak ilişkilendirilen 327 farklı nefesten kaynaklanan VOC'nin bir veritabanını derlemişlerdir.
Ancak, VOC'leri teşhis için kullanmada bir zorluk bulunmaktadır: Bunlar inanılmaz derecede düşük konsantrasyonlarda bulunur, bazen dışarı verilen havanın trilyon partikülünde sadece 1 tane kadar olabilir. Bu durum, bu bileşikleri izlemeyi zorlaştırır.
Şimdi, yeni geliştirilen ABLE cihazı, bir pompa aracılığıyla dışarı verilen havayı emebilir, bir nemlendirici aracılığıyla su buharı ekleyebilir ve yoğuşmaya neden olmak için karışımı soğutabilir. Bu işlem, havada asılı duran bileşikleri test için hazır, bir toplama haznesine kayan konsantre damlacıklara dönüştürür.
Prototipe göre cihazın boyutu yaklaşık 10 x 20 santimetre olup, yapım maliyeti 200 dolardan daha azdır. Cihaz, 10 dakika içinde yaklaşık 1 mililitre yoğunlaşmış sıvı toplayabilir ve mevcut sıvı tespit yöntemlerinin analiz etmesi için yeterli örnek sağlar.
Daha Fazla Araştırma Gerekiyor
Konseptin kanıtı olarak, araştırmacılar ABLE'nin çeşitli havadaki kimyasalları toplama yeteneğini test etti. Bir deney, insan nefesinde glikoz aradı ve örneklerin çok seyreltik olmadığını ve kandaki kan şekeri konsantrasyonlarıyla doğru bir şekilde ilişkilendirilebileceğini doğruladı. Araştırmacılar, ABLE'nin yüksek hassasiyetinin, alt akış sensörleri olarak glikoz test şeritlerinin kullanımına izin verdiğini bildirdi.
Ekip ayrıca, insan bebeklerinden (prematüre veya zamanında doğmuş) mikrop verilmiş laboratuvar fareleri üzerinde deneyler yaptı. İki fare grubunun nefesindeki glikofosfolipit (iltihaplanmanın bilinen düzenleyicileri) konsantrasyonlarını karşılaştırdılar ve prematüre grupta daha yüksek seviyeler buldular.
Ayrıca cihazı kullanarak havadan polen alerjenlerini ve aerosolize edilmiş E. coli'yi topladılar. Bu testler, ABLE'nin ortam hava kalitesi monitörü olarak kullanımını potansiyel olarak haklı çıkarabilir.
Bu deneyler, ABLE'nin nefeste ve ortam havasındaki kimyasalları izlemek için yararlı olabileceğini düşündürmektedir, ancak çözülmesi gereken bir sorun hala var: Havadaki VOC'lerin analiz edilmesi zor olduğundan, bilim insanları henüz hangi bileşiklerin hangi hastalıkla ilişkili olduğu konusunda kapsamlı bir anlayışa sahip değiller.
Potansiyel biyobelirteçleri kataloglamak ve bunların klinik ortamlardaki kullanışlılığını doğrulamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Ekip, iltihaplı bağırsak hastalığını tedavi eden doktorlarla işbirliği yaparak iltihaplanmanın nefesten kaynaklanan belirteçlerini tanımlamaya çalışarak işe başlıyor.
Ekip ayrıca, cihazı daha küçük hale getirerek giyilebilir hale dönüştürmek için çalışıyor ve ticarileşmeye doğru ilerlemek için işbirlikçilerle birlikte çalışıyor. Bu, ABLE'yi daha fazla tıbbi kuruma sokarak VOC'lerin tıbbi önemi hakkında ek araştırmalara olanak sağlayabilir.
