Химики улучшили детекторы биомаркеров из выдыхаемого воздуха

Сотрудники лаборатории химии и физики полупроводниковых и сенсорных материалов химического факультета МГУ увеличили чувствительность полупроводниковых газовых сенсоров к короткоцепочечным жирным кислотам – биомаркерам, характеризующим работу кишечника. Такие кислоты содержатся в выдохе человека, поэтому исследование делает ещё более перспективной соответствующую неинвазивную диагностику. Работа опубликована в журнале Sensors and Actuators B: Chemical и поддержана грантом РНФ № 22-13-00111.

Детектирование биомаркеров в выдыхаемом воздухе – перспективный и эффективный инструмент для мониторинга состояния здоровья. Биомаркерами, связанными с показателями здоровья и работоспособности человека, могут выступать ацетон, формальдегид, этанол и другие летучие органические соединения.

«В последнее десятилетие большое внимание уделяется исследованию роли короткоцепочечных жирных кислот в возникновении различных заболеваний, – рассказала руководитель работы, профессор кафедры неорганической химии химического факультета МГУ Марина Румянцева. – Эти кислоты известны в качестве важнейших продуктов метаболизма кишечной микробиоты. Согласно последним медицинским исследованиям, увеличение их производства в кишечнике – способ профилактики желудочно-кишечных дисфункций, ожирения и сахарного диабета второго типа. Поэтому мониторинг уровня этих биомаркеров в выдыхаемом воздухе может быть неинвазивным способом контроля эффективности предписанной терапии или соблюдаемой диеты».

В качестве анализаторов выдыхаемого воздуха могут быть использованы недорогие, миниатюрные и высокочувствительные полупроводниковые газовые сенсоры на основе оксидов металлов. Принцип их работы основан на взаимодействии молекул газов с поверхностью полупроводника. Протекающие процессы сопровождаются изменением проводимости, что преобразуется в сенсорный сигнал. Наиболее хорошо изученным и перспективным чувствительным материалом для сенсоров такого типа считается диоксид олова. Однако для использования в области анализа выдыхаемого воздуха необходимо увеличить его чувствительность к целевым биомаркерам.