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“呼氣識(shí)病”或?qū)?shí)現(xiàn)？我國科研人員研制光譜式呼氣分析儀
2025年06月18日 15:28:33
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：282
中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所團(tuán)隊(duì)針對聚焦丙酮這一關(guān)鍵呼氣標(biāo)記物，開發(fā)了基于光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS）的呼氣分析儀，實(shí)現(xiàn)了呼出丙酮含量的高效檢測。
人體呼出的氣體是反映健康狀態(tài)的重要信息載體。通過分析呼氣中的化學(xué)成分，醫(yī)學(xué)界正探索實(shí)現(xiàn)重大疾病的早期預(yù)警。人體呼出氣體中含有上千種痕量級(jí)(ppbv~pptv)的可揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，這些有機(jī)物被稱為“呼氣標(biāo)記物”，其濃度變化可能與特定疾病相關(guān)。
多年的研究表明，多種疾病在代謝異常時(shí)會(huì)在呼氣中留下特征性VOC指紋。例如，肺癌、胃癌、結(jié)腸癌等腫瘤疾病，以及糖尿病、帕金森病等代謝或神經(jīng)退行性疾病，均可能通過呼氣標(biāo)記物濃度變化體現(xiàn)早期病理信號(hào)。若能建立這些標(biāo)記物與疾病的關(guān)聯(lián)圖譜，將為臨床提供非侵入式的新型篩查手段，有助于提升疾病早期發(fā)現(xiàn)率。
當(dāng)前，呼氣分析技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化仍面臨挑戰(zhàn)。首先，呼氣標(biāo)記物與疾病及健康狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性研究尚不充分，缺乏系統(tǒng)性數(shù)據(jù)支持。其次，現(xiàn)有檢測技術(shù)需突破兩大瓶頸：一是消除水蒸氣對光譜檢測的干擾，二是解決不同物質(zhì)光譜特征重疊導(dǎo)致的識(shí)別誤差。這些技術(shù)難題限制了呼氣分析的精準(zhǔn)度和可靠性。
中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所團(tuán)隊(duì)針對聚焦丙酮這一關(guān)鍵呼氣標(biāo)記物，開發(fā)了基于光腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDS)的呼氣分析儀，實(shí)現(xiàn)了呼出丙酮含量的高效檢測。
丙酮濃度與糖尿病代謝狀態(tài)密切相關(guān)，其檢測對糖尿病管理具有重要價(jià)值。該團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化柔性多孔碳膜材料，實(shí)現(xiàn)了對呼氣中99.8%水分的選擇性吸附，并結(jié)合自主設(shè)計(jì)的輕量化壓控腔體，保證衰蕩信號(hào)的穩(wěn)定輸出，同時(shí)有效降低了系統(tǒng)的重量。
目前，該設(shè)備已通過Ⅱ類創(chuàng)新醫(yī)療器械認(rèn)證，并在國內(nèi)多家醫(yī)院完成2000余例臨床樣本檢測。實(shí)際應(yīng)用顯示，其可輔助監(jiān)測I型糖尿病患者胰島素注射后的代謝狀態(tài)，通過丙酮濃度變化及時(shí)識(shí)別低血糖風(fēng)險(xiǎn)或劑量不足情況。此外，該技術(shù)在運(yùn)動(dòng)健康管理、酮癥酸中毒預(yù)警、肥胖監(jiān)測及感染性疾病評(píng)估等領(lǐng)域也展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。
站在技術(shù)突破的里程碑前，我們看到的不僅是單病種檢測的進(jìn)步，更是整個(gè)呼氣診斷領(lǐng)域的范式革命。該研究不僅為糖尿病的動(dòng)態(tài)監(jiān)測與管理提供了新思路，也為呼氣分析領(lǐng)域探索新方法、開發(fā)新技術(shù)、研制新儀器、催生新應(yīng)用等提供了可行的解決方案。
未來，隨著檢測技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化，更多呼氣標(biāo)記物與疾病的定量關(guān)聯(lián)將被建立，為腫瘤療效評(píng)估、癲癇治療監(jiān)測等臨床場景提供新工具。結(jié)合人工智能技術(shù)，呼氣分析有望實(shí)現(xiàn)多標(biāo)記物協(xié)同檢測與疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，推動(dòng)疾病預(yù)警向更精準(zhǔn)、更普惠的方向發(fā)展。
(資料參考來源：澎湃新聞)
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