Сензор открива хронична бъбречна недостатъчност чрез дъха на пациента

Акценти

Научна група от лекари и физици под ръководството на проф. Корадо ди Натале от Университета „Тор Вергата“ в Рим, Италия, разработва сензор, който е в състояние да открива хронична бъбречна недостатъчност чрез въздуха, който пациентите издишат. Предимството на сензора е, че е евтин и може да бъде вграден в медицински маски и в респиратори.

Сензорът

В основата на създаването на сензора са полимерът PEDOT/PSS и добавени към него четири органични молекули от класа на порфирините.

На практика екипът на проф. Корадо ди Натале създава нов метод за откриването на хроничната бъбречна недостатъчност, в основата на който е разбирането, че при влошаване способността на бъбреците да филтрират кръвта се повишава концентрацията на амоняк и други азотни съединения, както и на кетони, алдехиди и сулфиди в издишвания от човек въздух.

>>>Биоизкуствен бъбрек е в състояние да замени хемодиализата

Проблемът е, че тези промени в химичния състав на издишания въздух са от порядъка на милиард частици. Толкова миниатюрни, че откриването им извън лаборатории, които разполагат с масспектрографи или други високочувствителни научни инструменти, е невъзможно.

Изследователите установяват, че миниатюрните частици могат за бъдат открити с помощта на сензори, създадени от полимера PEDOT/PSS, към който прибавят четири органични молекули от класа на порфирините. Добавката води до драстична промяна в съпротивлението на полимера, когато влезе в контакт с амоняка и други съдържащи азот вещества.

Клиничното проучване

В клиничното проучване участват общо 101 доброволци. От тях 53 са с хронична бъбречна недостатъчност, а 48 са напълно здрави. Включват се мъже и жени на възраст между 18 и 80 години, а хората с хронична бъбречна недостатъчност са във фаза II-V на заболяването, установено в последните три до шест месеца преди тестовете.

„От доброволците се изискваше два часа преди теста да се въздържат от пушене, хранене и пиене на каквито и да е течности с изключение на вода. Непосредствено преди теста те бяха помолени да изплакнат устата и лицата си с вода, да подсушат кожата си и да поставят маска FFP2. След няколко секунди адаптация бяха помолени да извършат на два пъти вдишване и издишване“, пишат авторите в статията с резултатите, публикувана в списанието ACS Sensors.

Всъщност във всяка една от защитните маски екипът вгражда сензорите, за да анализира въздуха, издишан от участниците в клиничното проучване.

Резултатите

Измерванията показват, че сензорите са достатъчно чувствителни, за да открият над 93% от случаите на хронична бъбречна недостатъчност при хората с тази диагноза и да установят отсъствието на заболяването при 86% от здравите доброволци.

„ Резултатите показват, че сензорите, вградени в маски за лице, могат да идентифицират пациентите с хронична бъбречна недостатъчност. Технологията не само ще позволи откриването й, но и ще предостави на лекарите нови възможности за наблюдение на промените в състоянието на пациентите и установяването на промени в хода на развитието на заболяването“, посочват авторите.

Учените подчертават, че широко разпространената употреба на маски за лице провокира интереса им да потърсят начин и да ги превърнат в сензорни устройства за измерване на физиологични параметри, защото използването на сензори за това е „основен крайъгълен камък за подобряване на човешкото благосъстояние.“

>>>Широко употребяван хербицид може да се окаже причина за хронично бъбречно заболяване в Шри Ланка

Самата маска не само поставя сензорите много близко до източника, но и предлага ограничена среда, която може бързо да се превърне в сензорна клетка чрез правилното внедряване на сензори върху вътрешната повърхност на маската.

И не на последно място екипът представя още един аргумент за смисъла на научните си търсения: „Нарастващата глобална тежест на хроничната бъбречна недостатъчност налага разработването на прости и евтини диагностични инструменти. Затова създадохме еднократна решетка от четири резистивни газови сензора, отпечатани върху евтин субстрат за еднократна употреба и вградени във вътрешните слоеве на маските за лице FFP2.

За хроничната бъбречна недостатъчност

Данните на СЗО показват, че почти 880 милиона души в света страдат от хронична бъбречна недостатъчност. И ако в миналото заболяването бива определяно като рядко, днес то е приоритет за общественото здраве.

Информация на Италианския регистър за диализа и трансплантация, публикувана през 2023 г., но имаща отношение към данни от 2021 г., показва, че почти половината от 70 000 италианци с хронична бъбречна недостатъчност са на хемодиализа. В същото време проучването „Глобалното бреме на заболяванията“ показва, че хроничната бъбречна недостатъчност е причина за фатални сърдечносъдови събития от една страна, а от друга, че в периода от 1990 г. до 2017-а смъртността на заболяването се увеличава с 41%. Прогнозата е, че до 2040 г. хроничната бъбречна недостатъчност ще се превърне в петата водеща причина за смърт в света.

>>>Хората с хронично бъбречно заболяване са изложени на по-висок риск от хоспитализация

„Въпреки че тежестта на заболяването е много по-голяма от тази на други хронични дегенеративни заболявания, осведомеността е изключително ниска не само сред населението, но и сред колегите, които не са нефролози“, казва проф. Лука де Никола, президент на Италианското дружество по нефрология и ръководител на Катедрата по нефрология и диализа в Медицинския факултет на Университета „Ванвители“.

Специалистът допълва, че резултатите от „Глобалното бреме на заболяванията“ показват, че разпространението на хронична бъбречна недостатъчност в Италия е 10%, което означава, че почти 5 милиона италианци са засегнати от заболяването.