Исследователи из Массачусетского технологического института создали новый метод экспресс-диагностики заболеваний лёгких, включая пневмонию, с использованием анализа выдыхаемого воздуха. Разработанная система получила название PlasmoSniff и основана на применении специального чип-сенсора, позволяющего мгновенно определить наличие болезни без длительного ожидания результата, что значительно упрощает диагностику по сравнению с традиционным рентгеном или лабораторными исследованиями.
Принцип действия нового метода заключается в ингаляционном введении пациенту специальных наночастиц, несущих уникальные синтетические метки. Если лёгкие пациента здоровы, частицы выходят наружу неизменёнными. Но в случае наличия воспаления, вызванного заболеванием, специфичные ферменты инфекции отделяют маркер от частиц, и освобождённые маркеры выделяются вместе с дыханием. Именно их фиксирует датчик устройства, подтверждающий наличие патологии.
Основная задача учёных состояла в разработке способа выявления минимальных концентраций этих молекул в выдохнутом воздухе. До сих пор подобное было возможно лишь с помощью дорогостоящих приборов вроде масс-спектрометров, малопригодных для повседневного медицинского применения. Инновационное решение проблемы предложил доцент MIT Лоза Тадессе и её коллеги, использовавшие методы плазмоники и рамановской спектроскопии. Сенсор состоит из тонкой золотой плёнки с золотыми наночастицами, между которыми расположены микроскопические промежутки размером около пяти нанометров. Модификация этих промежутков обеспечивает захват молекул искомых веществ, усиливая эффект электромагнитного поля благодаря плазмонному резонансу, что даёт чёткий спектр каждого вещества, даже при чрезвычайно низких концентрациях.
Экспериментальные испытания подтвердили высокую эффективность устройства в обнаружении маркеров воспаления лёгких в условиях, приближённых к реальности. Учёные планируют дальнейшее развитие проекта, включающее интеграцию датчика в компактный переносной спектрометр и разработку удобных способов забора образцов дыхания, таких как специальная маска. Полностью автоматизированная диагностика займёт менее четверти часа: пациент вдыхает частицы, выдыхает в специальную маску, а устройство оперативно выдаёт результат.
Авторы подчёркивают универсальный потенциал своей разработки, отмечая перспективу адаптации методики для распознавания широкого спектра патологий, а также опасных загрязнений окружающей среды и токсичных веществ, выделяющих характерные химические колебания.
