Forskare utvecklar diagnostisk anordning för att identifiera föreningar som Àr unika för sÀrskilda sjukdomar. Kredit: Nano Research, Tsinghua University Press
Forskare arbetar med diagnostiska tekniker som kan sniffa upp kemiska föreningar frÄn andedrÀkt, svett, tÄrar och andra kroppsliga utslÀpp och som fungerar som fingeravtryck av tusentals sjukdomar.
Men för att ta detta koncept â kĂ€nt som “volatolomics” â och dess tillhörande diagnostiska teknologier frĂ„n laboratoriet till kommersialisering kommer det att krĂ€vas samarbete över mĂ„nga discipliner. Detta inkluderar forskare som kemister, materialvetare och elektroingenjörer som sĂ€llan talar samma sprĂ„k och i stort sett Ă€r obekanta med varandras fynd. En ny omfattande genomgĂ„ng av detta fortfarande mycket unga omrĂ„de syftar till att vara en bro mellan de mĂ„nga olika aktörerna som Ă€r inblandade.
Granskningen publicerades i tidskriften Nanoforskning.
NÀr du doftar en parfym, möter doften av blommor eller kryddor, eller lider av en doft av föroreningar, Àr det din kropp faktiskt kÀnner av flyktiga organiska föreningar, kemikalier som har lÄg kokpunkt och dÀrför lÀtt avdunstar. Det vill sÀga, de Àr flyktiga, och dessa kemikalier som en grupp kallas flyktiga organiska föreningar eller VOC.
Alla organismer slĂ€pper avsiktligt ut VOC för olika Ă€ndamĂ„l, inklusive försvar, kommunikation och reproduktion. Men VOC frigörs ocksĂ„ tillfĂ€lligt som en del av alla biologiska processer, inklusive processer relaterade till sjukdom. De som slĂ€pps Ă€r ocksĂ„ unika för var och en av dessa processer. Detta betyder att det finns en sĂ€rskild VOC-“signatur” eller “fingeravtryck” för varje sjukdom.
SĂ„dana flyktiga organiska föreningar relaterade till sjukdom frigörs ocksĂ„ lĂ„ngt innan mĂ€nniskor kan vara medvetna om att nĂ„got Ă€r fel pĂ„ dem, och dĂ€rmed ocksĂ„ lĂ„ngt innan nĂ„gon lĂ€kare kan utföra en diagnostisk teknik, vare sig det sker via blodprov, röntgen, vĂ€vnadsprover eller nĂ„gon annan undersökning. eller labbarbete. VĂ€ldigt mĂ„nga sjukdomar, inte minst cancer, Ă€r mycket lĂ€ttare att behandla ju tidigare de diagnostiseras. SĂ„ om forskare och kliniker kan kategorisera VOC-fingeravtrycket för olika sjukdomar, och ingenjörer kan utveckla enheter som snabbt kan identifiera sĂ„dana fingeravtryck, skulle detta potentiellt kunna ge en revolution i medicinens förmĂ„ga att diagnostisera och i slutĂ€ndan behandla sjukdomar. Som en extra bonus innebĂ€r bristen pĂ„ behov av nĂ„gon invasiv procedur frĂ„n en sĂ„dan diagnos via “sniffning” att det ocksĂ„ skulle vara smĂ€rtfritt, till skillnad frĂ„n alldeles för mĂ„nga befintliga diagnostiska tekniker.
Detta Àr huvudtanken bakom konceptet med det mycket unga omrÄdet volatolomics, eller analys av hela uppsÀttningen VOC som nÄgon andas ut i andan eller avger frÄn sin hud, svett, tÄrar, eller faktiskt via nÄgon annan kroppsmekanism.
Ăven om omrĂ„det volatolomics Ă€r nytt, gĂ„r konceptet med diagnos av sjukdom via en sniffning av nĂ„gons andetag faktiskt tillbaka till den antika grekiska lĂ€karen Hippokrates och den legendariske antikens kinesiska lĂ€karen Bian Que, och Ă€ven under de senaste 50 Ă„ren har tusentals VOC-fingeravtryck av sjukdomar har identifierats. Men fram till nu har vi saknat avancerad diagnostikteknik för att göra mycket med denna information.
Det som har föranlett explosionen av forskning om volatolomics under de senaste Ă„ren Ă€r utvecklingen av just den typ av teknologier, inklusive datautvinning av stora mĂ€ngder data (“Big Data”), maskininlĂ€rning och nanomaterialsensorer, som potentiellt snabbt och identifiera dessa VOC-fingeravtryck noggrant inför enorm komplexitet och förvirrande faktorer som flyktiga organiska föreningar som frigörs frĂ„n mat, dryck och miljöföroreningar, och gör det oavsett vilka kroppskĂ€llor de kommer ifrĂ„n.
“Men fĂ€ltet Ă€r sĂ„ ungt och drar in forskare frĂ„n mĂ„nga omrĂ„den som kemi, elektroteknik, datavetenskap, materialvetenskap och naturligtvis kliniker som hanterar patienter varje dag, som inte Ă€r vana vid att prata med varandra, som vanligtvis anvĂ€nder olika metoder, och som ofta inte ens anvĂ€nder samma termer, sĂ€ger Yun Qian, medförfattare till granskningen och forskare vid Cancer Center vid Zhejiang University.
“SĂ„ vi samlade ett gĂ€ng av oss frĂ„n dessa olika discipliner för att skriva ett omfattande granskningsdokument som vi hoppas kommer att fungera som en bro som förbinder varandras expertis inom detta vidstrĂ€ckta omrĂ„de.”
Författarna sammanfattade först alla VOC som Àr associerade med olika sjukdomar frÄn alla möjliga kroppskÀllor i ett slags uppslagsverk över flyktiga sjukdomar.
“Denna del av granskningen var avgörande, eftersom en sĂ„dan lista med mĂ„l har varit mycket eftertraktad av kemister, materialvetare och elektroingenjörer i synnerhet,” tillade Mingshui Yao, en annan av författarna och forskaren vid State Key Laboratory av Flerfas komplexa system med den kinesiska vetenskapsakademin.
“De behövde veta vad de fingeravtryck eller “biomarkörer” Ă€r som de designar sin diagnostiska utrustning för. Nu kan de bara kolla upp det hĂ€r.”
Dessutom ger recensionen en kommentar om lĂ€get för de teknologier som Ă€r involverade i volatolomic analys, i synnerhet avancerade “elektroniska nos” (E-nos) och “photonic nose” (P-nos) enheter för VOC-detektion.
Genom att beskriva den nuvarande situationen, vilka hinder utvecklare av dessa “robotnĂ€sor” möter, och erbjuda framtidsperspektiv, syftar granskarna till att bĂ„de ge lĂ€kare en god förstĂ„else för sĂ„dana banbrytande detektionsteknologier, och att ge alla forskare inom volatolomics en överblick över var de huvudsakliga forskningsklyftorna ligger, och möjliggör pĂ„ sĂ„ sĂ€tt en minskning av det fortfarande avsevĂ€rda gapet mellan laboratoriebĂ€nk och kommersiell utbyggnad.
Författarna hoppas att med granskningen som referenspunkt för alla inblandade kan dessa luckor fyllas och tekniska utvecklingshinder övervinnas, sÀrskilt med avseende pÄ bÀttre VOC-absorberande material, selektiva avkÀnningsmaterial, avancerade sensorstrukturer och smarta databehandlingsmetoder.
Det slutliga mÄlet Àr att en dag kunna anvÀnda volatolomics som den gyllene standarden inom klinisk diagnostik.
‘E-nose’ sniffar upp blandningar av flyktiga organiska föreningar
Mer information:
Wenwen Hu et al, Volatolomics in healthcare och dess avancerade detektionsteknologi, Nanoforskning (2022). DOI: 10.1007/s12274-022-4459-3
TillhandahÄlls av Tsinghua University Press
Citat:Volatolomics: RobotnĂ€sor kanske en dag kan “lukta” sjukdom pĂ„ din andedrĂ€kt (2022, 30 juni)hĂ€mtad 30 juni 2022 frĂ„n https://techxplore.com/news/2022-06-volatolomics-robot-noses-day- sjukdom.html
Detta dokument Àr föremÄl för upphovsrÀtt. Bortsett frÄn all rÀttvis handel i syfte att privata studier eller forskning, fÄr ingen del reproduceras utan skriftligt tillstÄnd. InnehÄllet tillhandahÄlls endast i informationssyfte.
HĂ„ll kontakten med oss ââpĂ„ sociala medieplattformar för omedelbar uppdatering klicka hĂ€r för att gĂ„ med i vĂ„r Twitter och Facebook
