Метод основан на анализе конденсата выдыхаемого воздуха. Пациент дышит в специальное портативное устройство, где воздух охлаждается и превращается в жидкость. Затем исследователи определяют в образце концентрацию биомаркеров, которые могут указывать на заболевание. Такой подход позволяет обойтись без сбора крови и дорогостоящих методов визуализации.
Главным препятствием для широкого применения технологии остается нестабильность измерений. Даже при повторном сборе образцов результаты могут существенно различаться. Ранее ученые связывали эту проблему с биологической изменчивостью, что затрудняло стандартизацию метода.
Команда из Университета Нотр-Дам решила искать причину в физических процессах перехода веществ из газообразного состояния в жидкое. С помощью собственной платформы для флуоресцентных измерений исследователи смогли наблюдать за перемещением веществ внутри отдельных капель конденсата.
Они обнаружили, что капли теряют значительное количество биомаркеров из-за испарения даже в течение одного дыхательного цикла.
На основе этих данных команда разработала математическую модель, которая рассчитывает потери биомаркеров в отдельных каплях, а затем описывает их совокупность на поверхности конденсатора.
В серии экспериментов исследователи установили, что существенное влияние на потери оказывает размер капель. Кроме того, паузы между выдохами усиливают испарение и снижают количество биомаркеров в образце. Ученые также определили другие параметры, которые необходимо учитывать: температуру окружающей среды, влажность и температуру охлаждающей поверхности.
«Мы показали, что существуют конкретные и измеримые источники погрешностей при сборе конденсата выдыхаемого воздуха. Это дает возможность создать систему стандартизации, которая позволит надежно использовать этот метод для диагностики заболеваний», — заявил соавтор работы Амио Ритвик.
В перспективе метод может упростить диагностику и мониторинг хронической обструктивной болезни легких, диабета и других заболеваний.
Недавно другие ученые представили анализатор дыхания, который показывает, когда именно организм начинает сжигать жир.
