​Ученые из Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН исследуют материалы для сенсоров для детекции аммиака в выдыхаемом воздухе. В перспективе их можно будет использовать на спирометре для диагностики различных заболеваний по составу выдыхаемого воздуха, например заболевания почек. 

Спирография, или спирометрия — метод, при котором оценивается объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Обычно он применяется для того, чтобы врачи могли судить о серьезности легочных заболеваний или тяжести последствий перенесенной ОРВИ, но практически не используется для исследования газового состава выдыхаемого воздуха. 

Сотрудники ИНХ СО РАН придумали материал, который может служить индикатором наличия аммиака в выдыхаемом человеком воздухе. Аммиак — продукт обмена белков и аминокислот в человеческом организме. В нашей печени и почках аммиак превращается в мочевину, а затем выводится из организма. Правда, иногда случается так, что нормальный уровень аммиака оказывается превышен. Это может сигнализировать о почечной недостаточности. 

На данный момент в России нет приборов для обнаружения аммиака в составе выдыхаемого воздуха в диагностических целях. Существуют только лабораторные анализы на наличие вещества в крови пациента для выявления заболеваний печени (гепатит, цирроз).

«Мы исследуем активные слои сенсоров на основе пленок фталоцианинов металлов, которые относятся к классу комплексных металлорганических соединений. Сенсоры на основе данных веществ обладают множеством преимуществ: они проявляют обратимый сенсорный отклик при комнатной температуре, могут быть получены как осаждением из газовой фазы, так и растворными методами, а еще термически и химически стабильны. Важно также и то, что структуру фталоцианинов можно широко варьировать путем введения различных металлов-комплексообразователей и заместителей в ароматическом кольце, что позволяет оптимизировать и изменять их сенсорные свойства», — рассказывает младший научный сотрудник лаборатории химии летучих координационных и металлорганических соединений Дарья Дмитриевна Клямер.
Фталоцианины металлов обладают полупроводниковыми свойствами. Измерение сенсорного отклика исследуемых пленок основано на изменении проводимости слоев при изменении состава газовой смеси.

«Мы осаждаем пленки фталоцианинов металлов на подложки со встречно-штыревыми электродами, помещаем их в измерительную ячейку и фиксируем изменение величины сопротивления/проводимости пленок при введении различных концентраций аммиака. Содержание аммиака в выдыхаемом воздухе более 1 ppm, помимо дисфункции печени, служит индикатором почечной недостаточности при нефритах, токсических поражениях почек. На данный момент наши соединения могут улавливать концентрации аммиака от 0,1 ppm, но в перспективе показатель может быть понижен», — дополняет научный сотрудник лаборатории кристаллохимии кандидат физико-математических наук Александр Сергеевич Сухих.
При взаимодействии пленки фталоцианина металла с газом-аналитом наблюдается заметное резкое изменение сопротивления, а после прекращения подачи аналита в измерительную ячейку сопротивление возвращается к исходному значению. То есть изменение проводимости пленок служит так называемым индикатором содержания аммиака в выдыхаемом воздухе человека. Материалы подходят как для количественного, так и для качественного анализа. Для последнего необходимо еще отработать методики измерения. 

Исследователи также работают над определением других газов-биомаркеров заболеваний, например водорода и монооксида азота. Так, превышение количества водорода в выдыхаемом воздухе может свидетельствовать о нарушениях микрофлоры кишечника, непереносимости лактозы, а монооксида азота — о заболеваниях дыхательных путей, например астме.  

«В перспективе, конечно же, хотелось бы перейти к тестированию получаемых активных слоев для сенсорных устройств на реальных образцах выдыхаемого воздуха пациентов больниц», — подчеркивает Дарья Дмитриевна. 

Исследования выполняются при поддержке Российского научного фонда (проект № 20-73-00080) и стипендии Президента РФ.  

Автор: Мария Федорова.

«Наука в Сибири» (www.sbras.info​)

Источники

Как выявить проблемы с почками по выдоху?
Наука в Сибири (sbras.info), 26/07/2021
Как выявить проблемы с почками по выдоху?
Nanonewsnet.ru, 30/07/2021

Похожие новости

  • 17/06/2021

    Определить заболевание по выдоху смогут создаваемые новосибирцами сенсоры

     Новосибирские учёные создают сенсоры, которые позволят определить по выдоху, чем болен человек.  Речь идёт о заболеваниях дыхательной системы, болезнях почек и других. Исследование перспективное, поэтому химики уже нашли поддержку в Российском научном фонде и получили грант.
    673
  • 10/08/2021

    Новые комплексы соединений для использования в химиотерапии разрабатывают новосибирские ученые

    Их главное преимущество перед аналогами - меньшая токсичность, исследование поддержал Российский научный фонд. ​Комплекс представляет собой центральный атом, это медь. Вокруг которого расположены молекулы лиганд - молекулы тетразола и полипередина.
    320
  • 29/05/2019

    Сибирские ученые усовершенствовали электроды для кардиостимуляции и диагностики аритмии

    ​В Институте неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН разработан новый метод создания усовершенствованных электродов для кардиостимуляторов и диагностического оборудования. Он основан на нанесении функциональных покрытий из платиновых металлов на дешевый и технологичный носитель путем химического осаждения из газовой фазы.
    987
  • 14/03/2019

    Институт неорганической химии СО РАН займется созданием препаратов противораковой терапии

    ​Новосибирский Институт неорганической химии (ИНХ) СО РАН займется исследованием неорганических соединений с целью создания средств для диагностики онкологии, а также средств противораковой терапии, сообщил ТАСС заведующий лабораторией Михаил Шестопалов.
    1278
  • 26/09/2016

    Сибирские ученые разрабатывают новый препарат от рака на основе молибденовых кластеров

    ​Учёные из Института неорганической химии СО РАН, лаборатории полиядерных координационных соединений Новосибирского государственного университета и ряда научно-исследовательских институтов СО РАН и СО РАМН впервые доказали эффективность применения кластеров молибдена в фотодинамической терапии раковых заболеваний.
    3136
  • 27/05/2021

    Сибирские химики улучшают импланты

    Сотрудники Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН разработали новый способ нанесения благородных металлов на импланты из различных материалов. Полученные медицинские изделия обладают лучшей биосовместимостью и повышенными антибактериальными свойствами.
    946
  • 09/06/2017

    Сибирские ученые участвуют в разработке нанолазеров для диагностики и лечения онкологических заболеваний

    ​Группа американских и российских ученых создала мельчайшие плазмонные нанолазеры (спазеры), которые найдут применение в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Результаты работы опубликованы в Nature Communications.
    2176
  • 27/05/2021

    Соединения с редкоземельными элементами могут светиться и подавлять рост и развитие раковых клеток

    ​В Институте неорганической химии им.  А. В. Николаева СО РАН работают над созданием действующих веществ для химиотерапии, которые превосходят уже существующие аналоги по цитотоксичности для раковых клеток, не приводят к резистентности и выступают как агенты для биовизуализации.
    922
  • 19/07/2021

    Новосибирские учёные создают максимально безопасные препараты для химиотерапии

    Известно, что во время лечения лекарства нередко проявляют свою токсичность, влияют на работу здоровых органов.  Поэтому важно найти щадящее средство. В научном поиске помог луч света.   Один из перспективных элементов для замены платины в препаратах химиотерапии ─ рутений.
    263
  • 09/06/2021

    Металл, побеждающий болезнь

    ​Министерство науки и инновационной политики Новосибирской области продолжает знакомить нас с процессом и участниками реализации в регионе национального проекта «Наука».  Вместе с министром Алексеем Васильевым мы побывали в Институте неорганической химии СО РАН.
    855