Flygtige stoffer i åndedræt og headspace-analyse - diagnostiske markører (Volatolome)

Undersøgelsen foreslår at udforske en ny tilgang til diagnosticering og overvågning af sygdomme. Tilgangen er baseret på påvisning af flygtige organiske forbindelser (VOC'er), der udsendes fra cellerne og detekteres direkte fra væv, såsom hud, operationsmateriale, blod samt fra udåndet ånde.

I litteraturen er der flere rapporter om VOC'er, som kan påvises ved gaskromatografi - massespektrometri (GC-MS) betyder direkte fra: (i) headspace af TB-celler (dvs. blandingen af ​​flygtige biomarkører fanget over TB-cellerne i en forseglet beholder); (ii) den udåndede ånde eller (iii) fra urin. Fremragende resultater i påvisning af tuberkulosesygdommen ved at bruge nanosensor array blev vist af Nakhleh et al. opnåede 90 % sensitivitet, 93 % specificitet og 92 % nøjagtighed i skelnen mellem raske og syge patienter ved hjælp af elektroniske næseanordninger med en enkelt sensor. Ingen af ​​de rapporterede undersøgelser identificerede den foreløbige genkendelse af de tuberkuloserelaterede VOC'er og kvantificerede koncentrationsforskellene mellem prøver fra syge og raske kontroller. Yderligere undersøgelse af den udåndede tuberkulose-relaterede VOC ved hjælp af GC-MS-midler vil forbedre viden og vil samtidig hjælpe med at forbedre nanosensor-array-designet.

Adskillige undersøgelser har vist, at sygdomsbedømte VOC-mønstre kan overføres gennem huden, og derfor kan huden bruges som en kilde til sygdomsdetektion og -identifikation. Princippet i denne detektionstilgang er, at sygdomsrelaterede ændringer afspejles i målbare ændringer i huden gennem udveksling via blodet. Derudover har flere undersøgelser antydet, at VOC-niveauerne er forhøjede selv i de tidlige stadier af sygdommen, fordi de afspejler en ændring i menneskets kropskemi (som følge af udviklingen af ​​sygdomstilstanden), snarere end mængden af ​​inficerede celler . Supplerende undersøgelser har vist, at VOC'er kan udsendes til huden inden for få minutter efter, at de er opstået i den inficerede del af menneskets krop. Det, der er særligt væsentligt ved denne tilgang, er, at hver type (infektions)sygdom har sit eget unikke mønster af VOC'er, og derfor vil tilstedeværelsen af ​​en (infektions)sygdom ikke screene andre sygdomstyper. Ikke desto mindre, så vidt vi ved, er påvisningen af ​​tuberkulose VOC'er gennem huden endnu ikke blevet undersøgt. Derudover er alle undersøgelser rettet mod hud-VOC'er blevet udført ved hjælp af spektrometri og spektroskopiteknikker. I få tilfælde blev der brugt elektronisk næseudstyr. Disse teknikker er kraftfulde værktøjer til at detektere VOC'er. Imidlertid er brugen af ​​disse teknikker til dato blevet hæmmet af behovet for moderat til meget dyrt udstyr, det høje niveau af ekspertise, der kræves for at betjene sådanne instrumenter, den hastighed, der kræves til prøveudtagning og analyse, og behovet for prækoncentreringsteknikker. For at VOC-hudtestning og udåndingstest af tuberkulose kan blive almindeligt anvendt i klinisk praksis, skal der ske adskillige fremskridt i viden om tuberkulosespecifikke VOC'er og sensorudvikling. Nanopartikler, der indeholder fleksible sensorer, baseret på organiske film, er mere tilbøjelige til at blive et klinisk diagnostisk værktøj, fordi de er væsentligt mindre, nemmere at bruge og væsentligt billigere.

I de senere år har omfattende undersøgelser vist fremragende data for brug af VOC'er fra udåndet ånde som værktøj til at diagnosticere mavekræft. I en af ​​de største undersøgelser udført af kinesiske og lettiske centre kunne malignitet identificeres med 89 % sensitivitet og 90 % specificitet efter krydsvalidering, uanset vigtige forstyrrende faktorer hos mavepatienter såsom tobaks- eller alkoholforbrug og H. pylori-infektion . En udåndingstest for GC-stadieinddeling kunne også påvises ved at skelne stadium I&II-kræftformer fra stadium III&IV-kræftformer med 89 % sensitivitet og 94 % specificitet. Disse undersøgelser brugte både - massespektometri og nano-sensorteknologier. Seneste undersøgelse offentliggjort i ASC Nano journal i januar 2017 rapporterede om mere udvidet brug af nanoarry-sensorer i åndedrætsanalyse, blinde eksperimenter viste, at 86% nøjagtighed kunne opnås med det kunstigt intelligente nanoarray, hvilket tillader både påvisning og diskrimination mellem de forskellige undersøgte sygdomstilstande (kronisk nyresvigt, idiopatisk Parkinsons sygdom, atypisk Parkinsonisme, multipel sklerose, Crohns sygdom, colitis ulcerosa, irritabel tyktarm, pulmonal arteriel hypertension, præeklampsi hos gravide kvinder, hoved- og halskræft, lungekræft, tyktarmskræft, blærekræft, nyrekræft, prostatakræft, mavekræft og kræft i æggestokkene. Analyse af det kunstigt intelligente nanoarray viste også, at hver sygdom har sit eget unikke åndeaftryk, og at tilstedeværelsen af ​​én sygdom ikke ville udelukke andre.

Derfor er denne undersøgelse rettet mod at teste VOC'er, der detekterer teknologier som diagnostiske og overvågningsværktøjer til fordøjelseskanalen og infektionssygdomme.