پژوهشگران دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا رویکردی نوین برای تشخیص دیابت و پیشدیابت ارائه کردهاند که جایگزینی کمهزینهتر و سریعتر برای آزمایشهای متداول محسوب میشود. آنان حسگری تنفسی ساختهاند که با سنجش غلظت استون قادر است ظرف چند دقیقه وضعیت فرد را ارزیابی کند.
پایگاه خبری ساینسدیلی گزارش داد این حسگر که از گرافن القاشده با لیزر و اکسید روی ساخته شده، علاوه بر وزن سبک و هزینه تولید پایین، به گونهای طراحی شده تا بر محدودیتهای ناشی از رطوبت بازدم نیز غلبه کند.
این رسانه افزود در ایالات متحده حدود ۳۷ میلیون بزرگسال به دیابت مبتلا هستند و برآورد میشود که یکپنجم آنان از بیماری خود بیاطلاع باشند.
تشخیص دیابت و پیشدیابت در اغلب موارد نیازمند مراجعه به پزشک یا انجام آزمایشهای تخصصی است؛ فرایندی که میتواند هزینهبر و زمانگیر باشد.
اما اکنون تیمی پژوهشی به سرپرستی هوآنیو لری چنگ، محقق دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، موفق به توسعه حسگری شده که قادر است تنها با یک نمونه بازدم، دیابت و پیشدیابت را در محل و طی چند دقیقه شناسایی کند.
در حالی که روشهای متداول تشخیص معمولا بر سنجش گلوکز موجود در خون یا عرق متکی بودهاند، حسگر جدید بر پایه اندازهگیری سطح استون در بازدم عمل میکند.
استون بهطور طبیعی در بازدم افراد بهعنوان محصول فرعی تجزیه چربی وجود دارد، اما زمانی که غلظت آن از حدود ۱.۸ قسمت در میلیون فراتر رود، میتواند نشانه ابتلا به دیابت باشد.
چنگ در خصوص این مطالعه گفت: «گرچه ابزارهایی برای شناسایی گلوکز در عرق موجود است، اما این روشها مستلزم ایجاد تعریق از طریق ورزش، مواد شیمیایی یا استفاده از سونا هستند که همواره عملی و در دسترس نیستند.»
او افزود: «در مقابل، این حسگر تنها نیاز دارد فرد در یک کیسه عمل بازدم انجام دهد، سپس حسگر در آن قرار داده شود و پس از چند دقیقه نتیجه قابل مشاهده خواهد بود.»
پیشتر نیز حسگرهایی برای تحلیل بازدم طراحی شده بود، اما این ابزارها تنها قادر به شناسایی آن دسته از نشانگرهای زیستی بودند که تفسیر آنها به تحلیلهای آزمایشگاهی نیاز داشت.
این در حالی است که استون را میتوان بهطور مستقیم و در محل اندازهگیری کرد؛ مزیتی که حسگر جدید را از نظر هزینه و کاربری به گزینهای کارآمدتر تبدیل میکند.
به گفته چنگ، نوآوری این حسگر صرفا در انتخاب استون بهعنوان شاخص زیستی خلاصه نمیشود، بلکه به طراحی و مواد بهکاررفته در آن نیز بازمیگردد، بهویژه گرافن القاشده با لیزر.
در این فرایند، لیزر دیاکسید کربن برای سوزاندن مواد کربنی، مانند لایه پلیایمید، به کار میرود تا ساختاری گرافنی متخلخل و الگودار با نقصهای گسترده ایجاد شود؛ نقصهایی که حساسیت حسگر را به میزان چشمگیری افزایش میدهند.
چنگ در توضیح این فرایند گفت: «این کار شبیه برشته کردن نان است که اگر بیش از حد حرارت ببیند، به دوده کربنی تبدیل میشود. ما با تنظیم پارامترهای لیزر، مانند توان و سرعت، قادر هستیم پلیایمید را به ساختاری گرافنی متخلخل با لایههای اندک تبدیل کنیم.»
