Дунуть в «трубочку»: российский графеновый датчик ставит диагноз по выдыхаемому воздуху

Ученые из России создали графеновый сенсор для анализа выдыхаемого воздуха. Технология позволяет обнаруживать молекулярные биомаркеры заболеваний без анализов крови и других неприятных процедур.

Ученые Института физики полупроводников имени Ржанова (ИФП СО РАН, Новосибирск) и Объединенного института высоких температур РАН (Москва) разработали прототип графенового датчика, который способен определять признаки заболеваний по составу выдыхаемого человеком воздуха. Результаты исследования опубликованы в международном рецензируемом журнале Sensors and Actuators A: Physical.

Новая технология относится к классу так называемых «электронных носов» — устройств, которые распознают летучие молекулы-биомаркеры и связывают их с определенными патологиями.

Как работает графеновый сенсор

В выдыхаемом воздухе человека содержатся сотни и даже тысячи органических соединений — кетоны, спирты, альдегиды и другие продукты метаболизма. Их концентрация может отражать состояние отдельных органов и сигнализировать о диабете, заболеваниях легких, желудочно-кишечного и гепатобилиарного тракта или онкологических процессах. Однако традиционные методы анализа требуют сложного лабораторного оборудования и длительной подготовки проб.

В основе разработки лежит чувствительный слой на базе графена — двумерного углеродного материала с высокой проводимостью и большой площадью поверхности. При взаимодействии с молекулами биомаркеров свойства материала меняются, что фиксируется электроникой и позволяет распознавать состав дыхания.

Подобные «электронные носы» могут включать набор сенсоров, каждый из которых реагирует на отдельные соединения. В результате система формирует характерный «химический отпечаток» дыхания пациента, который затем сопоставляется с известными признаками заболеваний.