Jeden „nos” do detekcji różnych czynników
Celem projektu ACID było opracowanie oprzyrządowania do wykrywania oparów w czasie rzeczywistym i z wysoką czułością. Konkretniej zespół chciał umożliwić naukowcom przekształcenie ich istniejących spektrometrów mas w wydajne detektory za pomocą dodatków do źródeł jonizacji. „Analiza i wykrywanie analitów oparów ma ogromny potencjał w różnych dziedzinach, od bezpieczeństwa wewnętrznego, np. poprzez wykrywanie materiałów wybuchowych i narkotyków na lotniskach, po zastosowania w dziedzinie biomedycyny, takie jak analiza wydychanego powietrza. Poprzez wyeliminowanie ograniczeń takiego oprzyrządowania nasze badania otwierają nowe możliwości, umożliwiając monitorowanie wcześniej niewykrywalnych oparów”, mówi prof. Pablo Sinues, koordynator projektu z ramienia Politechniki Federalnej w Zurychu. Czułość urządzenia, zapewniona dzięki procesowi wtórnej jonizacji poprzez elektrorozpylanie (SESI), którego druga generacja powstała dzięki finansowaniu w ramach projektu ACID, jest oszałamiająca. Umożliwia wykrywanie substancji o stężeniu do jednej bilionowej, co czyni tę technologię pięciokrotnie bardziej czułą niż jej poprzednia generacja, którą prof. Sinues tworzył od 12 lat. „Opracowaliśmy wyrafinowane techniki modelowania komputerowego, aby zoptymalizować wydajność naszego oprzyrządowania”, wyjaśnia profesor Sinues. Obecnie można mierzyć poziom niewykrywalnych wcześniej cząsteczek w oddechu, dzięki czemu prof. Sinues i jego zespół będą mogli monitorować pochłanianie i przekształcanie leków wstrzykiwanych myszom. Innymi słowy technologia SESI w przyszłości mogłaby być stosowana przez personel kliniczny do ustalania czasu podania kolejnej dawki. Prof. Sinues chciał, aby projekt ACID skupiał się właśnie na takich zastosowaniach. „Jestem bardzo zainteresowany zastosowaniami klinicznymi, ponieważ moja grupa badawcza działa przy szpitalu dziecięcym. Nieinwazyjne techniki diagnostyki klinicznej i monitorowania terapeutycznego poprzez analizę oddechu to pole o ogromnym potencjale”, mówi. Jednak możliwości technologii SESI są znacznie większe. Do innych potencjalnych zastosowań zaliczają się bardzo czułe i szybkie analizatory gazów lub detektory zapachów. Przykładowo rośliny zaatakowane przez szkodniki lub winorośle gotowe do zbioru wydzielają specjalne sygnały zapachowe, które mogą być wykrywane przez technologię. Prof. Sinues mówi, że informacje zwrotne płynące z potencjalnie zainteresowanych sektorów są bardzo zachęcające. System ten jest już stosowany w szeregu szpitali w Szwajcarii, natomiast podmioty z branży biotechnologicznej i spożywczej badają jego zastosowanie do pozyskiwania bardzo szczegółowych informacji na temat metabolizmu drożdży i jego rozmieszczenia czasowego. Jeśli chodzi o plany na przyszłość, Profesor Sinues już wie, na czym chciałby się skupić w następnej kolejności: „Planuję dalsze wykorzystanie tej technologii w projektach badań translacyjnych w celu identyfikacji wydychanych biomarkerów chorób, takich jak zapalenie płuc”, dodaje. Badania te są już prowadzone dzięki finansowaniu ze środków Szwajcarskiej Narodowej Fundacji Naukowej i Uniwersytetu Hochschulmedizin w Zurychu (sieć Exhalomics): Prof. Sinues uważa, że dzięki technologii SESI bakterie związane z zapaleniem płuc będzie można wykryć i zidentyfikować w ciągu 15 minut.
Słowa kluczowe
ACID, nos, wykrywanie oparów, choroba, materiały wybuchowe, zapalenie płuc
