​​

Коллектив исследователей из России (Новосибирский государственный университет) и Германии разработали способ удалять водяные пары из воздуха, собранного у пациента на выдохе. Процедура не меняет количество летучих органических веществ в образце и позволяет сделать анализ состава дыхания намного точнее. Это важно, так как наличие ряда соединений в выдыхаемом человеком воздухе указывает на определенные заболевания. Научная статья опубликована в Journal of Breath Research.

Продукты жизнедеятельности человека наружу из тела выводит не только выделительная система, но и дыхательная. В выдыхаемом воздухе содержатся летучие органические вещества, которые образовались при протекании различных процессов обмена веществ. Когда ход каких-нибудь из этих процессов нарушается, меняется и состав выдыхаемого воздуха. Наиболее известные примеры — повышение содержания уксусного альдегида в дыхании при похмелье и ацетона при сахарном диабете. Таким образом, по содержанию в нем определенных соединений можно выявлять различные болезни, если знать, какие патологии метаболизма за ними стоят. Анализировать состав выдоха может инфракрасная спектроскопия с Фурье-преобразованием (ИК-Фурье спектроскопия), но существенные искажения в ее результаты вносит наличие водяного пара в образце.

Авторы статьи предложили способ снизить содержание воды в выдыхаемом воздухе. Он основан на разнице в физических свойствах газообразных веществ в каждом образце. Для отдельного летучего соединения можно найти точку с такой температурой и парциальным давлением, что оно начнет конденсироваться — переходить в жидкую фазу. Таким образом, создавая нужные условия, из смеси газов можно удалять за раз по одному компоненту. А выдыхаемый воздух при комнатной температуре уже насыщен водой (т.е. обладает предельно высоким парциальным давлением), но не летучей органикой. Соответственно, остается только охладить его, и большая часть воды перейдет в жидкое состояние, а затем и в твердое. Исследователи сконструировали охлаждающее устройство для конденсации водяного пара и проверили его работу на образцах искусственного воздуха, а после успешного завершения этого этапа — на реальных выдохах пяти здоровых людей 35—77 лет.

 

 

Изображение: Alexander Apolonski et als. / Journal of Breath Research

Объем воздуха от каждого добровольца составлял один литр. Сбор такого количества газов занимал примерно минуту, а очищение от воды — 25 минут. Это достаточно быстро, а скорость важна для удобства пациентов и клинической диагностики. Конденсатор снижал содержание водяного пара в выдыхаемом воздухе в 2500 раз. После «осушения» ИК-Фурье спектроскопия позволяла обнаружить в образцах метан, угарный газ, углекислый газ, ацетон, уксусный альдегид и изопрен. Спектральные линии ряда этих веществ, обычно замаскированные водой (она имеет очень широкий спектр, перекрывающий несколько других), благодаря конденсации водяного пара стали хорошо заметны. А испытания с образцами искусственного воздуха, состав которых известен заранее, показали, что от удаления воды количество летучих органических соединений в смеси газов не меняется.

Авторы разработки собираются усовершенствовать свой конденсатор и удалять с его помощью еще больше воды из воздуха. Для этого понадобится снизить рабочую температуру прибора с -60 до -90 градусов Цельсия.

Чердак: наука, технологии, будущее

Похожие новости

  • 22/06/2020

    Институт генетических технологий появится в структуре НГУ

    ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» совместно с Новосибирским государственным университетом выступили организаторами Института генетических технологий НГУ. Его задачами станут подготовка кадров высшей квалификации по направлению «геномные исследования и генетические технологии», а также реализация совместных научно-исследовательских проектов.
    1606
  • 03/03/2021

    Учёный НГУ создал нейросеть для газоанализатора, помогающего выявлять коронавирус

    Один из способов оперативной диагностики состояния организма разработан учеными Института автоматики и электрометрии СО РАН совместно с компанией ScientificCoin. С помощью созданного ими газоанализатора Healthmonitor можно с точностью до 85 % определить наличие в организме коронавирусной инфекции.
    825
  • 23/12/2020

    В России будут производить самоочищающиеся ткани для медицинских масок

    ​​Разработанную сибирскими учеными технологию производства самоочищающихся тканей для защитных костюмов, медицинской одежды и масок внедрят в производство уже в 2021 году, сообщает Институт катализа им.
    1546
  • 30/08/2021

    СКИФ станет важным звеном развития зеленых технологий, биологической безопасности и материаловедения

    ​Одним из ключевых мероприятий VIII Международного форума технологического развития «Технопром-2021» стало обсуждение перспектив новых исследований на базе строящегося в настоящее время ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов».
    635
  • 11/12/2020

    Рыбки зебраданио помогут бороться с хроническим стрессом

    ​Группа ученых под руководством Алана Калуева, ведущего научного сотрудника МФТИ, изучала хронический стресс у зебраданио — рыбок данио-рерио (zebrafish), и определила, что для этого типа заболеваний мозга зебрафиш — ценный модельный организм, наравне с грызунами.
    846
  • 21/06/2021

    Химики создали органические препараты против вируса Хантаан

    ​Химики РУДН совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии и на базе центра вирусологии ВЕКТОР получили новый класс соединений, которые подавляют деление смертельно опасного вируса Хантаан (поражает сосуды и внутренние органы человека).
    15438
  • 31/10/2016

    В НГУ проходит российско-японская конференция по перспективным наноматериалам

    ​Новосибирский государственный университет совместно с Институтом химии твёрдого тела и механохимии СО РАН и Университетом Тохоку проводит с 30 октября по 2 ноября 2016 года российско-японскую конференцию «Advanced Materials: Synthesis, Processing and Properties of Nanostructures», посвящённую перспективным материалам и наноструктурам.
    5220
  • 16/09/2021

    Для спинальной мышечной атрофии подбирают новые лекарства

    Менее токсичные более стабильные аналоги нусинерсена могут заменить его в лечении СМА. При спинальной мышечной атрофии (СМА) плохо работают мышцы, но дело не в них, а в нейронах спинного мозга, управляющих движениями.
    248
  • 10/03/2017

    Российские ученые разработали новое вещество против вируса гриппа на основе природных соединений

    ​Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Научно-исследовательского института гриппа в Санкт-Петербурге разработали новый продукт широкого спектра противовирусной активности, в основе которого лежат природные соединения: терпены и терпеноиды.
    5458
  • 05/12/2018

    Молодые ученые АлтГУ разработали уникальный продуцент рекомбинантного фермента фитазы

    ​Рекомбинантную фитазу в настоящее время активно используют в животноводстве в качестве добавки к кормам животных для лучшего усвоения фосфора. Фосфор – это один из микроэлементов, влияющих на рост организма животных, построение их костной ткани, укрепление иммунитета.
    1690