Команда исследователей из Пенсильванского университета штата (Penn State University) под руководством Хуанью «Ларри» Чэна (Huanyu «Larry» Cheng), научного сотрудника кафедры инженерных наук и механики, разработала сенсор, способный диагностировать диабет и преддиабет всего по образцу выдоха. Результаты опубликованы в журнале «Chemical Engineering Journal».
Как это работает
В основе устройства лежит определение уровня ацетона в дыхании. У каждого человека этот газ присутствует как побочный продукт сжигания жиров. Но если концентрация превышает 1,8 части на миллион, это сигнализирует о возможном диабете.
«У нас уже есть сенсоры, которые фиксируют уровень глюкозы в поте. Но для этого приходится искусственно вызывать потоотделение — физнагрузкой, химическими веществами или сауной, что не всегда удобно. Наш сенсор достаточно просто погрузить в пакет с выдохом и подождать несколько минут», — объясняет Хуанью Чэн (Huanyu Cheng).
Технология в деталях
Для создания сенсора применили лазерно-индуцированный графен — материал, получаемый при «обугливании» полимидной плёнки с помощью СО₂-лазера. Он образует пористую структуру, через которую легко проходят молекулы газа. Чтобы повысить избирательность по отношению к ацетону, графен соединили с оксидом цинка.
Однако возникала другая проблема: влажность дыхания. Молекулы воды могли мешать фиксации ацетона. Поэтому исследователи добавили селективную мембрану — барьер, который задерживает влагу, но пропускает ацетон.
Перспективы применения
Пока что метод требует, чтобы человек дышал в пакет — это исключает влияние внешних потоков воздуха. Но в будущем сенсор хотят адаптировать под маски или разместить прямо под носом, чтобы фиксировать газ в конденсате выдоха.
«Если мы сможем отслеживать, как уровень ацетона меняется в зависимости от диеты и физической активности, это станет отличным инструментом не только для диагностики диабета, но и для более широких задач профилактики», — говорит Чэн (Cheng).
Литература
- Li Yang, Wenyuan Fu, Ya Wang, Zhida Wang, Longbiao Mao, Luxiang Xu, Chengpeng Yao, Hongyu Zhang, Sisi Chen, Hui Zhang, Huanyu Cheng. ZnO/LIG nanocomposites to detect acetone gas at room temperature with high sensitivity and low detection limit. Chemical Engineering Journal, 2025; 519: 164857 DOI: 10.1016/j.cej.2025.164857
