Хирургические маски, ставшие неотъемлемой частью нашей жизни во времена пандемии COVID-19, зарекомендовали себя как простой и эффективный способ предотвращения распространения респираторных заболеваний. Недавно американские ученые предложили неожиданное нововведение: модификация масок с добавлением датчиков дыхания, способных определять маркеры хронического заболевания почек.
Авторы публикации в журнале ACS Sensors создали прототип хирургической маски с датчиком, способным идентифицировать характерные для почечной недостаточности метаболиты в выдыхаемом воздухе. Первоначальные испытания показали, что устройство способно точно выявлять наличие заболевания у пациентов.
Диагностика почечной недостаточности в настоящее время базируется на биохимических анализах крови и мочи, что требует временных затрат и наличия специализированного оборудования. Ученые решили исправить это, предложив удобную и простую альтернативу.
Идея использования датчиков дыхания в диагностике уже обсуждалась ранее, так как пациенты с почечной недостаточностью выдыхают увеличенное количество аммиака. Однако одним аммиаком дело не ограничивается: он также может присутствовать при других заболеваниях. Группа исследователей под руководством Коррадо Ди Натале пошла дальше, решив объединить в устройстве одновременное выявление аммиака и других метаболитов, характерных именно для почечной недостаточности.
Устройство выполнено в виде стандартной хирургической маски, оснащенной специальным датчиком. Для его создания ученые покрыли серебряные электроды особым полимером, известным своей чувствительностью к различным химическим веществам. Для повышения точности определения полимера дополнительно обогатили молекулами порфиринов, которые заметно повышали чувствительность к летучим соединениям.
Электрическое сопротивление датчика изменяется при взаимодействии с различными газами, что позволяет оперативно анализировать состав выдыхаемого воздуха. Испытания на добровольцах показали, что маска с точностью свыше 80% определяла наличие или отсутствие почечной недостаточности.
Прототип маски был испытан на ста добровольцах. Около половины из них страдали хроническим заболеванием почек, а другая половина служила контрольной группой. Устройство успешно распознавало пациентов с заболеванием в 84% случаев и здоровых людей — в 88% случаев. Полученные данные также позволяют предположить, что сенсор способен определять стадию заболевания, что повысит ценность инструмента для медицинских целей.
Новшество, представленное командой исследователей, открывает новые возможности для диагностики и мониторинга пациентов с хроническими заболеваниями почек. Простота использования и низкая стоимость изделия делают его привлекательным для широкого круга пользователей. Сенсор в маске обеспечит удобный, неинвазивный и недорогой способ постоянного контроля за состоянием здоровья пациентов, способствующий раннему выявлению и лучшему контролю над развитием заболевания.
