من غير شكشكة وفى دقائق معدودة.. تشخيص مرض السكرى من خلال التنفس في كيس

طوّر فريقٌ بقيادة باحثٍ في جامعة ولاية بنسلفانيا جهاز استشعارٍ يُمكّن من تشخيص داء السكري، ومرحلة ما قبل السكري خلال دقائق معدودة، باستخدام عينةٍ من النفس فقط ، وذلك وفقا لما ذكره موقع Medical Express.

في الولايات المتحدة، واحد من كل 5 من أصل 37 مليون بالغ مصاب بالسكري لا يعلم بإصابته، عادةً ما تتطلب الطرق الحالية لتشخيص السكري ومرحلة ما قبل السكري زيارة طبيب أو إجراء فحوصات مخبرية، وكلاهما قد يكون مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً، أما الآن، فقد أصبح تشخيص السكري ومرحلة ما قبل السكري بسيطًا كالتنفس.

طوّر فريق بحثي بقيادة هوانيو "لاري" تشنج، أستاذ مشارك في الهندسة والميكانيكا بجامعة ولاية بنسلفانيا، مستشعرًا يُمكّن من تشخيص داء السكري ومرحلة ما قبل السكري خلال دقائق باستخدام عينة من النفس فقط، نُشرت نتائجهم في مجلة الهندسة الكيميائية .

كانت طرق التشخيص السابقة تعتمد غالبًا على الجلوكوز الموجود في الدم أو العرق، لكن هذا المستشعر يكشف مستويات الأسيتون في النفس، وبينما يحتوي أنفاس الجميع على الأسيتون كناتج ثانوي لحرق الدهون، فإن مستويات الأسيتون التي تتجاوز عتبة 1.8 جزء في المليون تقريبًا تُشير إلى الإصابة بمرض السكري.

قال تشنج: "مع أن لدينا مستشعرات يمكنها الكشف عن الجلوكوز في العرق، إلا أنها تتطلب تحفيز العرق من خلال ممارسة الرياضة أو المواد الكيميائية أو الساونا، وهي ليست عملية مريحة دائمًا"، مضيفا، إنه يتطلب هذا المستشعر فقط الزفير في كيس، والانتظار لبضع دقائق للحصول على النتائج".

وأكد تشنج، إنه كانت هناك أجهزة استشعار أخرى لتحليل التنفس، لكنها رصدت مؤشرات حيوية تتطلب تحليلًا مخبريًا، يمكن الكشف عن الأسيتون وقراءته، مما يجعل هذه الأجهزة الجديدة فعالة من حيث التكلفة ومريحة.

قال تشنج: "هذا يُشبه تحميص الخبز إلى أسود الكربون إذا حُمّص لفترة طويلة جدًا. بضبط معايير الليزر، مثل الطاقة والسرعة، يُمكننا تحميص البولي إيميد إلى شكل جرافين مسامي قليل الطبقات".

استخدم الباحثون الجرافين المُحفَّز بالليزر نظرًا لمساميته العالية، ما يسمح بمرور الغاز. تُعزز هذه الخاصية فرصة التقاط جزيء الغاز، نظرًا لاحتواء الزفير على تركيز عالٍ نسبيًا من الرطوبة. مع ذلك، لم يكن الجرافين المُحفَّز بالليزر، في حد ذاته، انتقائيًا بما يكفي للأسيتون مقارنةً بالغازات الأخرى، وكان لا بد من مزجه مع أكسيد الزنك.

وأوضح، "لقد تشكل تقاطع بين هاتين المادتين سمح باكتشاف انتقائي أكبر للأسيتون مقارنة بالجزيئات الأخرى"، مضيفا، إن التحدي الآخر كان قدرة سطح المستشعر على امتصاص جزيئات الماء ، ولأن رطوبة النفس، قد تتنافس جزيئات الماء مع جزيء الأسيتون المستهدف. ولمعالجة هذا، طوّر الباحثون غشاءً انتقائيًا، أو طبقة حاجزة للرطوبة، تمنع دخول الماء وتسمح للأسيتون بنفاذها.

قال تشنج،  إن الطريقة الحالية تتطلب أن يتنفس الشخص مباشرة في كيس لتجنب تداخل عوامل مثل تدفق الهواء في البيئة المحيطة، والخطوة التالية هي تحسين المستشعر بحيث يمكن استخدامه مباشرة تحت الأنف أو تثبيته داخل قناع، حيث يمكن اكتشاف الغاز في تكثف الزفير، مضيفا، إنه إذا تمكنا من فهم كيفية تغير مستويات الأسيتون في التنفس بشكل أفضل مع النظام الغذائي وممارسة الرياضة، بنفس الطريقة التي نرى بها التقلبات في مستويات الجلوكوز اعتمادًا على متى وماذا يأكل الشخص، فسوف تكون فرصة مثيرة للغاية لاستخدام هذا في التطبيقات الصحية التي تتجاوز تشخيص مرض السكري ".