Диагностика пневмонии стала проще: датчик наночастиц определяет ее по выдоху

Инженеры из Массачусетского технологического института разработали портативный датчик на чипе, который выявляет пневмонию по выдыхаемому воздуху всего за несколько минут.

Диагностика пневмонии стала проще: датчик наночастиц определяет ее по выдоху

Идея заключается в том, что человек сначала вдыхает наночастицы, подобно вдыханию лекарства от астмы. Если проходящий диагностику здоров, наночастицы в конечном итоге выводятся из организма в неизмененном виде. Однако если присутствует такое заболевание, как пневмония, ферменты, вырабатываемые в результате инфекции, отщепляют биомаркеры наночастиц. Эти несвязанные биомаркеры выдыхаются и измеряются датчиком, подтверждая наличие заболевания.

Новый тест, названный PlasmoSniff, использует плазмонику и рамановскую спектроскопию для усиления и идентификации биомаркеров в низких концентрациях. Это позволяет проводить быструю диагностику непосредственно у постели больного, в отличие от традиционных методов, требующих лабораторного оборудования, когда человеку делают рентген грудной клетки или же он в течение нескольких часов ожидает результатов анализов.

Основу сенсора составляет тонкая золотая пленка, поверх которой исследователи нанесли слой золотых наночастиц. Золотые наночастицы покрыты пористой кремнеземной оболочкой, создающей зазор шириной 5 нанометров между золотыми наночастицами и золотой пленкой. Кремнезем модифицирован таким образом, чтобы прочно связываться с молекулами воды. Водород в воде, в свою очередь, может связываться с целевыми биомаркерами. Если какие-либо биомаркеры проходят через зазор сенсора, они прилипают к молекулам воды, как липучка.

Зазор в сенсоре спроектирован таким образом, чтобы значительно усиливать свет за счет плазмонного резонанса, при котором электроны в близлежащих золотых структурах коллективно колеблются в ответ на падающий свет, концентрируя электромагнитное поле в зазоре. Биомаркеры, захваченные в этих зазорах, испытывают значительно усиленное электромагнитное поле, которое усиливает их сигнал рамановского рассеяния. Затем исследователи могут измерить рамановский рассеянный свет и сравнить полученную картину с известным «отпечатком» биомаркера, чтобы подтвердить его присутствие.

Разработчики планируют интегрировать датчик в портативное устройство, похожее на маску, для использования в клинических или домашних условиях. Технология может быть адаптирована для быстрого обнаружения других заболеваний и способна обнаруживать промышленные химикаты или загрязняющие вещества в воздухе.

Читайте также

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе