Interfax-Russia.ru – Российские ученые разрабатывают новые материалы для диагностических сенсоров. С их помощью приборы смогут быстрее и точнее определять проблемы в дыхательной системе человека.
Сотрудники Института неорганической химии имени А. В. Николаева (ИНХ) Сибирского отделения РАН создают новые гибридные материалы на основе пленок фталоцианинов и наночастиц благородных металлов для газовых и электрохимических сенсоров, используемых при диагностике заболеваний органов дыхательных путей. Исследования проводят при поддержке Российского научного фонда.
"Некоторые наши исследования до сих пор были направлены на детектирование аммиака для определения почечной недостаточности при анализе выдыхаемого воздуха. Сейчас мы решили двигаться в направлении диагностики дыхательных органов и анализа NO (оксид азота – ИФ) и его метаболитов. Фталоцианины известны как проводники и широко востребованы. Мы решили их усовершенствовать путем создания структур на основе пленок фталоцианинов и модификаций этих структур наночастицами благородных металлов: золота, платины, палладия или иридия", - сообщила сотрудник ИНХ Сибирского отделения РАН, кандидат химических наук Светлана Доровских, слова которой цитирует издание СО РАН "Наука в Сибири".
Как пояснила специалист, при попадании молекулы монооксида азота на сенсор меняется его электропроводность, и в зависимости от величины отклика устанавливается содержание монооксида азота в выдыхаемом человеком воздухе, уровень которого может свидетельствовать, например, об астме или хронической обструктивной болезни легких.
"Преимуществом создаваемых материалов, прежде всего, является комбинация двух компонентов благородных металлов и полупроводников, которая позволит повысить чувствительность сенсоров к определяемым биомаркерам без необходимости их разделения в образцах выдыхаемого воздуха и слюны. Такой подход делает возможным выявление следов специфических биомаркеров на уровне биллионных долей", - пояснила Доровских.
Прибор не выявит первопричину воспалительного процесса, но на относительно ранних стадиях поможет определить предпосылки к заболеванию органов дыхательных путей, добавила эксперт.
"Имея на руках эту информацию, человек уже может своевременно обратиться к лечащему врачу и предупредить возникновение хронической или трудноизлечимой фазы болезни. Так же, как и тест для определения уровня глюкозы, диагностику органов дыхания нужно наблюдать в динамике, это позволит держать здоровье под контролем", - считают в ИНХ СО РАН.
Особенно это актуально для пациентов, которые перенесли COVID-19.
В настоящее время ученые создают партию опытных образцов, затем проведут доклинические исследования. Отечественных аналогов такого сенсора не существует.
Тем временем, ученые Института автоматики и электрометрии (ИАиЭ) СО РАН разработали алгоритм для определения заболеваний с высокой точностью, в том числе COVID-19, по результатам спектрального анализа выдоха человека.
"Мы создали газоанализатор, который позволяет по выдоху человека определять заболевания дыхательной системы, некоторые заболевания желудочно-кишечного тракта. Пока мы его настраивали на диагностику диабета и диагностику COVID-19", - рассказал журналистам научный сотрудник ИАиЭ Александр Кугельских.
Также, по его словам, ученые проводили эксперименты по определению пневмонии, фиброза, рака и астмы на ранней стадии.
"Ковид мы определяем с вероятностью 90-95% в зависимости от штамма. (...) Результат выдается практически моментально. Единственное, между выдохами, между людьми должно проходить минуты две-три, чтобы выдох предыдущего человека не загрязнял пробу", - рассказал специалист.
Ученые испытали аппарат в аэропорту и в торговых центрах. Планируется, что 15 таких устройств установят в клиниках Москвы, по результатам их работы будет подана заявка в Росздравнадзор на регистрацию медицинского изделия.
В газоанализаторе используют оптическую эмиссионную спектроскопию, однако для диагностики применяют не классический спектральный анализ, а нейронную сеть - спектр выдоха человека искусственный интеллект сравнивает с профилем выдоха больного человека, диагноз которого подтвердили клинически. В базе данных нейронной сети несколько сотен таких профилей.
"По ковиду биомаркеры до конца еще не изучены, есть публикации, где коллеги из Шотландии определили четыре биомаркера газовых, пятый они не смогли идентифицировать", - сказал Кугельских.
При этом он подчеркнул, что биомаркеров COVID-19 больше, чем пять.
Ранее новосибирские ученые разработали комплексную компьютерную систему диагностики заболеваний при помощи тепловизоров. Они предложили одновременно измерять до десяти физиологических показателей организма человека, а затем анализировать их при помощи "умной" компьютерной программы.
Также сибирские ученые продолжают искать новые методы борьбы с вирусными инфекциями с помощью природных компонентов. Так, специалисты государственного научного центра вирусологии и биотехнологии "Вектор" выявили противовирусный эффект у около 500 образцов, полученных из чистых культур сибирских высших грибов. Как сообщает издание "Наука из первых рук", грибная коллекция, собранная в "Векторе" с помощью микологов из Центрального сибирского ботанического сада, насчитывает более сотни штаммов, относящихся к 60 видам. Большинство из этих грибов давно используют в народной медицине, а некоторые из них (навозник белый, опенок зимний) даже съедобны, хотя и не слишком известны среди грибников.
В ходе исследования ученые выявили наиболее перспективные штаммы грибов, активные в отношении ВИЧ, вирусов простого герпеса, Западного Нила, гриппа разных субтипов и ортопоксвирусов (натуральной оспы и других), при этом некоторые из них оказались активны в отношении трех и более патогенов. При этом абсолютным рекордсменом стал широко известный березовый гриб или чага: его экстракт подавлял все исследованные вирусы.
Высокую противовирусную активность показали также и некоторые другие виды трутовиков, а также веселка обыкновенная, вешенки легочная и устричная.
Ученые считают, что биологически активные вещества гриба могут воздействовать на вирусы напрямую, конкурируя с вирусными частицами за поверхностные клеточные рецепторы, с помощью которых те прикрепляются и проникают внутрь клетки-хозяина.
