Jüngste Ausbrüche von Infektionskrankheiten haben gezeigt, dass schnelle, nicht-invasive Diagnosemethoden nicht ausreichen. In der modernen Realität ist es ziemlich schwierig, beispielsweise das Grippevirus selbst zu erkennen: In den meisten Fällen hat eine Person keine Ahnung, ob sie infiziert ist, bis bestimmte Symptome auftreten, und meistens kommt dieser Moment zu spät. Wissenschaftler
der University of
Texas in Arlington unter der Leitung von Pelagia-Irene Gouma (Pelagia-Irene Gouma) haben ein Gerät entwickelt, das Influenza in einem frühen Stadium erkennen kann und in seiner Struktur einem Alkoholtester ähnelt. Der Hauptunterschied zu Alkoholmessgeräten oder Haushaltskohlenmonoxid-Detektoren besteht in der Spezifität von Sensoren, die Gas erfassen.
Einer der Hauptvorteile des Geräts sind die geringen Herstellungskosten. Das Gerät passt problemlos in Ihre Tasche, wird mit Batteriestrom betrieben und kann in Zukunft Analyseergebnisse mithilfe der drahtlosen Technologie übertragen. Eine Ausatmung reicht für Halbleitersensoren aus, um das Vorhandensein und die Konzentration von Biomarkern in der Ausatemluft zu erfassen, was auf eine Krankheit hinweist. Der Sensor basiert auf einem tragbaren Chip mit drei Sensoren.
Bei der Erstellung von Sensoren stützte sich ein Wissenschaftlerteam auf zahlreiche medizinische Literatur zu bekannten Biomarkern, die beim Ausatmen eines Patienten mit einer bestimmten Krankheit vorhanden sind. Dann verwendeten sie dieses Wissen, um die richtige Kombination von Sensoren für jene Biomarker zu finden, die die Grippe genau bestimmen. Bei Menschen mit Asthma steigt die Stickoxidkonzentration in ihrer Atmung. Es kann mit Aceton nachgewiesen werden, einem bekannten Biomarker für das Screening von Diabetes und Stoffwechselprozessen. Bei der Analyse der Daten stellten die Forscher fest, dass die genaueste Diagnose des Influenzavirus durch Analyse von Stickoxid, flüchtigen organischen Verbindungen und einem Ammoniaksensor möglich ist.
Um Biomarker in der menschlichen Atmung ohne Einsatz von Nanotechnologie nachweisen zu können, sind heute teure High-Tech-Laborgeräte erforderlich, die auch von qualifiziertem Personal verwaltet werden. Mit einer neuen Generation von Handheld-Geräten kann jeder die Krankheit schnell und genau diagnostizieren. In Zukunft kann sich die Technologie zu einer personalisierten Diagnose nicht nur des Influenzavirus entwickeln - Menschen können beispielsweise Ebola frühzeitig erkennen, indem sie einfach die entsprechenden Sensoren austauschen.
Nach Angaben von Gauma gibt es bereits mehrere ähnliche Sensoren zur Erkennung von Asthma, zur Überwachung von Diabetes und zur Bestimmung des Endpunkts für die Hämodialyse. In Zukunft plant ein Team von Wissenschaftlern, die Technologie zu entwickeln und maßgeschneiderte Screening-Tools herzustellen, die rezeptfrei erhältlich sein werden. Patienten können ihre Gesundheit überwachen und Daten in Echtzeit mit ihrem Arzt teilen. Es wird auch dazu beitragen, die Kosten für die medizinische Versorgung zu senken und verschiedene Krankheiten rechtzeitig zu erkennen.
Im Jahr 2017 wurden ähnliche Sensoren zur Diagnose von Lungenkrebs
von Wissenschaftlern der
Universität Hamburg entwickelt . Ein auf photoakustischer Spektroskopie basierender Sensor kann die sechs wichtigsten flüchtigen organischen Verbindungen erkennen, die mit dieser Krankheit verbunden sind. Einige Jahre zuvor erschien
ein Sensor zum Screening von Darmkrebs auf der Grundlage des Siebdrucks von Metalloxid-Halbleiterfilmen, die Gase erkennen, die auf das Vorhandensein von Krebs hinweisen.
Wissenschaftler aus aller Welt arbeiten daran, eine kostengünstige und effektive Methode zur Diagnose und Überwachung von Infektionskrankheiten zu schaffen. Forscher aus Singapur
untersuchten daher den Zusammenhang zwischen Social-Media-Plattformen und dem Kampf gegen die Ausbreitung von Infektionen während des Ausbruchs der Vogelgrippe in China im Jahr 2013. Sie fanden heraus, dass soziale Netzwerke besonders nützlich sind, um aktuelle Informationen aus erster Hand bereitzustellen - manchmal mehrere Stunden schneller als offizielle Quellen und Medien. Darüber hinaus können Informationen aus dem Konto im sozialen Netzwerk einen Eindruck vom Lebensstil des Patienten vermitteln, der bei der Behandlung hilfreich ist. In den USA werden soziale Medien bereits häufig zur Verfolgung von Fällen von Lebensmittelvergiftungen und sexuell übertragbaren Krankheiten eingesetzt.
Die wissenschaftliche Arbeit wurde am 20. Januar 2017 im Sensors Magazine veröffentlicht.
DOI:
10.3390 / s17010199