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Analizzatori rapidi del respiro consentono di rilevare più molecole simultaneamente

La maggior parte delle configurazioni laser utilizzate per identificare le molecole nell'aria possono identificarne solo una alla volta. Gli scienziati hanno sviluppato un piccolo e semplice sistema rapido e altamente accurato per identificare più molecole nel respiro esalato.
Analizzatori rapidi del respiro consentono di rilevare più molecole simultaneamente
Un aumento della concentrazione di perossido di idrogeno (H2O2) nel respiro è considerato un indicatore affidabile di patologie polmonari come l'asma e malattie respiratorie croniche ostruttive. È stato inoltre correlato all'esposizione a inquinanti atmosferici come l'ozono (03). La misurazione e il monitoraggio sensibile e accurato di biomarker nel respiro è un modo non invasivo per ottenere informazioni affidabili per la diagnosi e il trattamento dei processi patologici.

I laser a infrarossi (IR), in particolare quelli cw-QCL (a cascata quantica con funzionamento in onda continua) con specializzazione per l'uso spettroscopico, sono stati ampiamente utilizzati per determinare il contenuto di campioni per scopi clinici, militari e ambientali. Tuttavia, la specializzazione impone una forte limitazione di tuning nell'intervallo spettrale che richiede l'uso di più QCL per rilevare più molecole.

Il finanziamento dell'UE del progetto QCLASER NOSE ("Ultrasensitive quantum cascade laser spectroscopy for the heterodyne detection of exhaled biomarkers") ha consentito agli scienziati di sviluppare un piccolo strumento delle dimensioni di un foglio in formato A4 in grado di rilevare diverse molecole clinicamente rilevanti.

Costituito da un chip QCL in una cavità esterna (EC, Externa Cavity) dell'ampio intervallo di tuning, lo strumento, oltre a presentare un'elevata velocità di tuning e un'alta risoluzione, sfrutta l'innovativa tecnica della spettroscopia ICOS (Integrated Cavity Output Spectroscopy). La flessibilità inerente del design semplifica l'uso della strumentazione con altri QCL ad altre lunghezze d'onda senza modificare la configurazione EC. Gli scienziati ne hanno dimostrato la capacità di rilevare eventuali assorbimenti nella regione della lunghezza d'onda del medio infrarosso (Mid-IR) di 8 micrometri, tipica di numerose molecole biologicamente rilevanti.

Il sensore QCLASER NOSE è riuscito a rilevare un ampio numero di gas nell'arco di pochi secondi. La spettroscopia ICOS lo rende particolarmente utile per il rilevamento di concentrazioni traccia di biomarker nel respiro. La futura commercializzazione di questo piccolo sistema di facile utilizzo potrebbe avere un impatto importante sulla diagnosi delle malattie e persino nella medicina preventiva.

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