Nefesinizde Hastalık “Kokunu Alabilen” Robot Burun

Özet: Yeni bir robotik sistem, vücut emisyonlarını analiz ederek hastalıklarla ilişkili uçucu organik bileşikleri tanımlayabilir.

Kaynak: Tsinghua Üniversitesi Yayınları

Bilim adamları, nefes, ter, gözyaşı ve diğer vücut emisyonlarından kimyasal bileşikleri algılayabilen ve binlerce hastalığın parmak izi görevi gören teşhis teknikleri üzerinde çalışıyorlar.

Ancak ‘volatolomics’ olarak bilinen bu kavramı ve bununla ilişkili teşhis teknolojilerini laboratuvardan ticarileştirmeye kadar götürmek, birçok disiplin arasında işbirliğini gerektirecektir.

Bu, nadiren aynı dili konuşan ve birbirlerinin bulgularına büyük ölçüde aşina olmayan kimyagerler, malzeme bilimcileri ve elektrik mühendisleri gibi araştırmacıları içerir.

Henüz çok genç olan bu alanın kapsamlı yeni bir incelemesi, dahil olan birçok farklı aktör arasında bir köprü olmayı amaçlıyor.

Bir parfümü kokladığınızda, çiçek veya baharat kokusuyla karşılaştığınızda veya bir kirletici kokusu çektiğinizde, vücudunuzun gerçekte algıladığı şeylerdir. Uçucu organik bileşikler, düşük kaynama noktasına sahip ve bu nedenle kolayca buharlaşan kimyasallar. Yani, onlar uçucuve bu kimyasallara grup olarak denir Uçucu organik bileşikler veya VOC’ler.

Tüm organizmalar, savunma, iletişim ve üreme dahil olmak üzere çeşitli amaçlar için kasıtlı olarak VOC salmaktadır. Ancak VOC’ler de serbest bırakılır tesadüfen hastalıkla ilgili süreçler de dahil olmak üzere tüm biyolojik süreçlerin bir parçası olarak. Serbest kalanlar da benzersiz bu süreçlerin her birine. Bu, her hastalığın belirli bir VOC “imzası” veya “parmak izi” olduğu anlamına gelir.

Hastalıkla ilgili bu tür VOC’ler, insanlar kendilerinde herhangi bir sorun olduğunun farkına varmadan çok önce ve dolayısıyla herhangi bir doktorun kan testleri, röntgen, doku örnekleri veya başka herhangi bir muayene yoluyla bir teşhis tekniği uygulayabilmesinden çok önce serbest bırakılır. veya laboratuvar çalışması.

Pek çok hastalık, özellikle kanserler, ne kadar erken teşhis edilirse o kadar kolay tedavi edilir. Bu nedenle, araştırmacılar ve klinisyenler farklı hastalıkların VOC parmak izini kategorize edebilirlerse ve mühendisler bu parmak izlerini hızla tanımlayabilecek cihazlar geliştirebilirse, bu, tıbbın hastalıkları teşhis etme ve nihayetinde tedavi etme yeteneğinde potansiyel olarak bir devrim sağlayabilir.

Ek bir avantaj olarak, ‘koklama’ yoluyla bu tür bir teşhisten herhangi bir invaziv prosedüre ihtiyaç duyulmaması, çok sayıda mevcut teşhis tekniğinin aksine, bunun da ağrısız olacağı anlamına gelir.

Bu, çok genç volatolomi alanı kavramının arkasındaki ana fikir veya birinin nefesinde soluduğu veya derisinden, terinden, gözyaşından veya aslında herhangi bir başka bedensel mekanizma yoluyla yaydığı VOC setinin tamamının analizidir.

Volatolomics alanı yeni olsa da, birinin nefesinin koklanması yoluyla hastalık teşhisi kavramı, aslında Antik Yunan doktor Hipokrat ve efsanevi Antik Çin doktor Bian Que’ye ve hatta son 50 yılda binlerce VOC parmak izine kadar uzanıyor. hastalıklar tespit edilmiştir. Ancak şimdiye kadar, bu bilgilerle çok şey yapacak gelişmiş teşhis teknolojilerinden yoksunduk.

Son birkaç yılda volatolomiye yönelik araştırmaların patlamasına neden olan şey, büyük miktarda verinin veri madenciliği (“Büyük Veri”), makine öğrenimi ve nanomalzeme sensörleri dahil olmak üzere, potansiyel olarak hızla ve Gıda, içme ve çevre kirliliğinden salınan VOC’ler gibi muazzam karmaşıklık ve kafa karıştırıcı faktörler karşısında bu VOC parmak izlerini doğru bir şekilde tanımlayın ve hangi vücut kaynaklarından gelirse gelsin bunu yapın.

“Ancak alan çok genç ve kimya, elektrik mühendisliği, bilgisayar bilimi, malzeme bilimi gibi birçok alandan araştırmacıları ve elbette her gün hastalarla ilgilenen, birbirleriyle konuşmaya alışık olmayan, tipik olarak hasta olan klinisyenleri kendine çekiyor. Zhejiang Üniversitesi Kanser Merkezi ile incelemenin ortak yazarı ve araştırmacı olan Yun Qian, farklı metodolojiler kullanıyor ve çoğu zaman aynı terimleri bile kullanmayanlar” dedi.

“Bu yüzden, bu çeşitli disiplinlerden bir grubumuzu, bu genişleyen alandaki birbirimizin uzmanlıklarını birbirine bağlayan bir köprü görevi göreceğini umduğumuz kapsamlı bir inceleme yazısı yazmak için bir araya getirdik.”

Yazarlar, ilk olarak, bir tür hastalık uçucuları ansiklopedisinde, olası tüm bedensel kaynaklardan farklı hastalıklarla ilişkili tüm VOC’leri özetledi.

Devlet Anahtar Laboratuvarı’nın yazarlarından ve araştırmacılarından biri olan Mingshui Yao, “İncelemenin bu kısmı çok önemliydi, çünkü böyle bir hedefler listesi özellikle kimyagerler, malzeme bilimcileri ve elektrik mühendisleri tarafından çok arandı” dedi. Çin Bilimler Akademisi ile Çok Fazlı Karmaşık Sistemler.

Teşhis ekipmanlarını tasarladıkları parmak izlerinin veya ‘biyobelirteçlerin’ ne olduğunu bilmeleri gerekiyordu. Şimdi sadece buna bakabilirler.”

Ek olarak, inceleme, VOC tespiti için özellikle gelişmiş “elektronik burun” (E-burun) ve “fotonik burun” (P-burun) cihazları olmak üzere, volatolomik analiz ile ilgili teknolojilerin oyun durumu hakkında bir yorum sunar.

Mevcut durumu, bu “robot burunları” geliştirenlerin karşılaştıkları engellerin neler olduğunu açıklarken ve gelecek perspektifleri sunarken, hakemler hem doktorlara bu tür son teknoloji algılama teknolojilerini iyi bir şekilde anlamalarını sağlamayı hem de tüm volatolomic araştırmacılarına nerede olduğuna dair bir genel bakış sunmayı amaçlıyor. ana araştırma boşlukları yatıyor ve böylece laboratuvar tezgahı ve ticari dağıtım arasındaki hala önemli boşluğun daralmasını sağlıyor.

Yazarlar, incelemenin ilgili herkes için bir referans noktası olmasıyla, özellikle daha iyi VOC emici malzemeler, seçici algılama malzemeleri, gelişmiş sensör yapıları ve akıllı veri işleme yöntemleri ile ilgili olarak bu boşlukların doldurulabileceğini ve teknoloji geliştirme engellerinin üstesinden gelinebileceğini umuyor.

Nihai hedef, bir gün volatolomileri klinik teşhiste altın standart olarak uygulayabilmektir.

Bu robotik araştırma haberleri hakkında

Yazar: Yao Meng
Kaynak: Tsinghua Üniversitesi Yayınları
İletişim: Yao Meng – Tsinghua University Press
Resim: Görüntü Nano Research, Tsinghua University Press’e yatırıldı

Orjinal araştırma: Kapalı erişim.
Yun Qian et al. Nano Araştırma

---

Soyut

Sağlıkta Volatolomikler ve Gelişmiş Tespit Teknolojisi

Çeşitli hastalıklar, insanların sağlık durumunu ve yaşam kalitesini giderek daha fazla zorlamaktadır. Hastalardan yayılan volatolom, teşhis/tarama için potansiyel bir belirteç, volatolomik ailesi olarak kabul edilmiştir. Sağlık hizmetlerinde volatolomiğin iki temel sorunu vardır.

Bir yandan, volatolom ile belirli hastalıklar arasındaki sağlam ilişkinin açıklığa kavuşturulması ve doğrulanması gerekmektedir. Öte yandan, volatolomun kesin tespiti için etkili yöntemler araştırılmalıdır. Bu alanda çok sayıda kapsamlı inceleme makalesi yayınlanmıştır.

Ancak, zamanında ve sistematik bir özet ve detaylandırma hala istenmektedir. Bu derleme makalesinde, sağlık hizmetlerinde volatolomi araştırma metodolojisi eleştirel olarak ele alınmakta ve ilk önce anlatılmaktadır. Daha sonra, farklı vücut kaynakları aracılığıyla belirli hastalıklara göre volatolom setleri ve bunların tanımlanması için analitik araçlar sistematik olarak özetlenir.

Üçüncü olarak, uçucu organik bileşiklerin (VOC’ler) tespiti için gelişmiş elektronik burun ve fotonik burun teknolojileri iyi tanıtılmıştır. Varolan engeller ve gelecek perspektifleri derinlemesine düşünülür ve tartışılır.

Bu makale, yalnızca doktorlar için en son algılama teknolojilerini (tıbbi geçmiş) anlamakla kalmayıp, aynı zamanda kimyagerler, malzeme bilimcileri için sensör araştırması sırasında hedeflenen VOC’lerin seçimini açıklığa kavuşturmak için referans vererek, bu disiplinler arası alandaki araştırmacılara iyi bir rehberlik sağlayabilir. , elektronik mühendisleri vb.