Volatiles in breath and headspace Analysis - Diagnostic Markers (Volatolome)

Studie föreslår att utforska ett nytt tillvägagångssätt för diagnos och övervakning av sjukdomar. Tillvägagångssättet är baserat på detektering av flyktiga organiska föreningar (VOC) som emitteras från cellerna och detekteras direkt från vävnad, såsom hud, operationsmaterial, blod samt från utandningsluft.

I litteraturen finns det flera rapporter om flyktiga organiska föreningar som kan detekteras med gaskromatografi - masspektrometri (GC-MS) betyder direkt från: (i) headspace av TB-celler (d.v.s. blandningen av flyktiga biomarkörer fångade ovanför TB-cellerna i ett förseglat kärl); (ii) utandningen eller (iii) från urin. Utmärkta resultat vid upptäckt av tuberkulossjukdomen genom att använda nanosensorer visades av Nakhleh et al. uppnådde 90 % känslighet, 93 % specificitet och 92 % noggrannhet i diskriminering mellan friska och sjuka patienter som använder elektroniska näsapparater med en enda sensor. Ingen av de rapporterade studierna identifierade den preliminära igenkänningen av tuberkulosrelaterade VOC och kvantifierade koncentrationsskillnaderna mellan prover från sjuka och friska kontroller. Ytterligare undersökningar av tuberkulosrelaterade flyktiga organiska organiska organiska föreningarna med GC-MS kommer att förbättra kunskapen och samtidigt bidra till att förbättra designen av nanosensorer.

Flera studier har visat att sjukdomsklassade VOC-mönster kan överföras genom huden, och därför kan huden användas som en källa för att upptäcka och identifiera sjukdomar. Principen för denna upptäcktsmetod är att sjukdomsrelaterade förändringar återspeglas i mätbara förändringar i huden genom utbyte via blodet. Dessutom har flera studier föreslagit att VOC-nivåerna är förhöjda även i tidiga stadier av sjukdomen, eftersom de återspeglar en förändring i människans kroppskemi (som ett resultat av utvecklingen av sjukdomstillstånd), snarare än mängden infekterade celler . Kompletterande studier har visat att VOC kan släppas ut till huden inom några minuter efter att de har dykt upp i den infekterade delen av människans kropp. Det som är särskilt viktigt med detta tillvägagångssätt är att varje typ av (infektions)sjukdom har sitt eget unika mönster av VOC, och därför skulle närvaron av en (infektions)sjukdom inte screena andra sjukdomstyper. Ändå, så vitt vi vet, har upptäckten av tuberkulos VOC genom huden inte undersökts ännu. Dessutom har alla studier inriktade på hud-VOC utförts med hjälp av spektrometri och spektroskopitekniker. I få fall användes elektroniska näsanordningar. Dessa tekniker är kraftfulla verktyg för att upptäcka VOC. Hittills har dock användningen av dessa tekniker hindrats av behovet av måttligt till mycket dyr utrustning, den höga expertis som krävs för att driva sådana instrument, den hastighet som krävs för provtagning och analys och behovet av förkoncentrationstekniker. För att VOC-hudtestning och utandningstestning av tuberkulos ska bli allmänt använd i klinisk praxis, måste flera framsteg i kunskapen om tuberkulosspecifika VOC och sensorutveckling ske. Nanopartiklar som innehåller flexibla sensorer, baserade på organiska filmer, är mer benägna att bli ett kliniskt diagnostiskt verktyg, eftersom de är betydligt mindre, enklare att använda och betydligt billigare.

Under de senaste åren har omfattande studier visat utmärkta data för att använda VOC från utandningsandning som verktyg för att diagnostisera magcancer. I en av de största studierna utförda av kinesiska och lettiska centra kunde malignitet identifieras med 89 % sensitivitet och 90 % specificitet efter korsvalidering, oavsett viktiga störande faktorer hos magpatienter som tobaks- eller alkoholkonsumtion och H. pylori-infektion . Ett utandningstest för GC-stadieindelning kan också påvisas genom att särskilja cancer i stadium I&II från cancer i stadium III&IV med 89 % sensitivitet och 94 % specificitet. Dessa studier använde både - masspektometri och nanosensorteknologier. Den senaste studien publicerad i ASC Nano journal i januari 2017 rapporterade om mer utökad användning av nanoarry-sensorer i andningsanalys, blinda experiment visade att 86% noggrannhet kunde uppnås med den artificiellt intelligenta nanoarrayen, vilket möjliggör både upptäckt och diskriminering mellan de olika sjukdomstillstånden som undersökts (kronisk njursvikt, idiopatisk Parkinsons sjukdom, atypisk Parkinsons sjukdom, multipel skleros, Crohns sjukdom, ulcerös kolit, irritabel tarm, pulmonell arteriell hypertoni, havandeskapsförgiftning hos gravida kvinnor, cancer i huvud och hals, lungcancer, kolorektal cancer, cancer i urinblåsan, njurcancer, prostatacancer, magcancer och äggstockscancer. Analys av den artificiellt intelligenta nanoarrayen visade också att varje sjukdom har sitt eget unika andningsavtryck, och att närvaron av en sjukdom inte skulle sålla bort andra.

Därför syftar denna studie till att testa VOC som upptäcker teknologier som diagnostiska och övervakningsverktyg för matsmältningskanalen och infektionssjukdomar.