Jak wykryć mukowiscydozę w wydychanym powietrzu

Związkiem charakterystycznym dla mukowiscydozy jest acetonitryl, lecz wykrywanie go w wydychanym powietrzu jest o tyle trudne, że jego stężenie jest rzędu 10 ppb (części na miliard). Ponadto na czułość LAS wpływają inne związki w oddechu, takie jak para wodna i dwutlenek węgla.

Postęp naukowy umożliwił dokładne wykrywanie związków w oddechu z użyciem czułych i selektywnych technik analitycznych. W projekcie MEDIXHALE (Medical diagnostics based on exhaled-air analysis with laser absorption spectroscopy) opracowano czujnik acetonitrylu w technologii LAS.

Badacze starali się przezwyciężyć problem interferencji poprzez wykorzystanie małych regionów widm absorpcji powietrza w podczerwieni acetonitrylu i innych składników wydychanego powietrza. Innym aspektem prac było zwiększenie długości ścieżki absorpcji, aby uzyskać odpowiednie do pomiaru sygnały. W rezultacie zbudowano i scharakteryzowano spektrometr do absorpcji wzmocnionej przez wnęki. Elementem tego urządzenia jest rezonator optyczny o długości roboczej ścieżki wynoszącej 7,3 km. Ten układ umożliwia wykonanie maksymalnie czterech pomiarów dziennie.

W celu zwiększenia czułości i skuteczności wykrywania acetonitrylu naukowcy wdrożyli etap zatężania wstępnego na węglowym sitku molekularnym, które wychwytuje ten związek. Udało się zmniejszyć granicę wykrywalności z 114 ppb do około 4 ppb. Wyniki potwierdzono na podstawie próbek wydychanego powietrza od zdrowych osób dorosłych.

Projekt MEDIXHALE z powodzeniem wykazał słuszność koncepcji oznaczenia ilościowego acetonitrylu w wydychanym powietrzu. Dalsze prace, poprzedzające badania kliniczne, będą miały na celu zwiększenie precyzji i przepustowości tego urządzenia. Wykazanie użyteczności nieinwazyjnego rozpoznawania mukowiscydozy znacząco poprawiłoby skuteczność leczenia i monitorowania chorych.