تینا مزدکی_تشخیص دیابت ممکن است بهزودی تنها با یک بازدم انجام شود. پژوهشگران دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا (Penn State) حسگری را طراحی کردهاند که استون (Acetone) موجود در بازدم را شناسایی میکند و روشی سریع و کمهزینه برای تشخیص دیابت و پیشدیابت ارائه میدهد.
گفته میشود حدود ۳۷ میلیون بزرگسال در ایالات متحده با دیابت زندگی میکنند و از هر پنج نفر، یک نفر از بیماری خود بیاطلاع است. روشهای فعلی تشخیص اغلب نیازمند آزمایش خون یا مراجعه به آزمایشگاه هستند که هزینهبر و زمانبر محسوب میشوند. این رویکرد جدید با استفاده از یک نمونه بازدم میتواند در عرض چند دقیقه نتیجه دهد. این حسگر بر استون تمرکز دارد؛ ترکیبی طبیعی که در نتیجه متابولیسم چربی تولید میشود. همه انسانها هنگام بازدم استون دفع میکنند، اما سطوح بالاتر از ۱.۸ بخش در میلیون نشانگر خطر ابتلا به دیابت است.
به گفته هوانیو لری چنگ، دانشیار مهندسی علوم و مکانیک در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، این روش از چالشهای روشهای قبلی جلوگیری میکند. او توضیح داد: «ما حسگرهایی داریم که میتوانند گلوکز را در عرق شناسایی کنند، اما این کار نیازمند تحریک بدن به تعریق از طریق ورزش، مواد شیمیایی یا سوناست که همیشه عملی یا راحت نیستند. این حسگر تنها نیاز دارد که شما درون یک کیسه بازدم کنید، حسگر را در آن فرو ببرید و چند دقیقه برای نتیجه صبر کنید.»
چنگ یادآور شد که حسگرهای بازدمی پیشین نشانگرهای زیستی را شناسایی میکردند که نیاز به تحلیل آزمایشگاهی داشتند. این دستگاه امکان خوانش در محل را فراهم میکند و هزینه و زمان را کاهش میدهد.
ساخت حسگر
تیم پژوهشی از گرافین متخلخل القاشده با لیزر استفاده کرد؛ مادهای که با سوزاندن فیلم پلیایمید توسط لیزر CO₂ ساخته میشود. چنگ این فرایند را به «بیش از حد برشته کردن نان» تشبیه کرد که در نهایت به کربن سیاه تبدیل میشود. تنظیم پارامترهای لیزر منجر به تولید گرافین متخلخل با لایههای کم شد که برای شناسایی گازها ایدهآل است. از آنجا که گرافین القاشده با لیزر بهتنهایی انتخابپذیری کافی نداشت، پژوهشگران آن را با اکسید روی ترکیب کردند. پیوند میان این دو ماده باعث شد دستگاه در شناسایی مولکولهای استون کارآمدتر عمل کند.
یکی دیگر از موانع، رطوبت بازدم بود. هوای مرطوب میتوانست با چسبیدن به سطح حسگر، فرایند شناسایی را مختل کند. برای حل این مشکل، تیم تحقیقاتی یک غشای ویژه افزود که مولکولهای آب را مسدود میکرد اما اجازه عبور استون را میداد. چنگ گفت: «یک پیوند میان این دو ماده شکل گرفت که امکان شناسایی انتخابیتر استون در مقایسه با سایر مولکولها را فراهم ساخت.»
گامهای بعدی در آزمایش
در حال حاضر افراد باید برای دستیابی به نتایج دقیق، درون یک کیسه فوت کنند. این کار مانع از تأثیر جریان هوای محیط بر روند شناسایی میشود. چنگ و تیمش قصد دارند در آینده نسخهای طراحی کنند که بتواند بهطور مستقیم زیر بینی یا داخل یک ماسک کار کند.
منبع: interestingengineering
۵۸۳۲۳
