FCIM: diagnosticare noninvazivă prin respirație

Știați că anumite mirosuri din respirația umană sunt tipice unor boli? Sau că  aerul expirat conține peste 1000 de compuși organici volatili, iar în baza lor au fost diagnosticate și clasificate 17 maladii? De altfel, originea biologică a mirosurilor a constituit dintotdeauna un mister, iar pentru un discipol UTM, care „are în sânge” dorința, dar mai ales pregătirea necesară de a descifra asemenea enigme, acesta a ajuns să devină subiect de teză de licență. Și l-a propus spre investigare absolventa FCIM Ana-Maria COZONAC, o reprezentantă merituoasă a promoției-2018, titulară a Listei Rectorului UTM, avându-l în calitate de conducător pe prof. univ., dr. hab. Oleg LUPAN, cel mai recunoscut în lume savant din RM.

Tehnicile potrivite pentru analiza compușilor organici volatili (COV) în respirație includ: spectrometria de masă cu cromatografie în fază gazoasă; spectrometria de masă a reacției de transfer de protoni; spectrometria de masă a fluxului de ioni selectată; rețele de senzori de gaz („e-nose”) și spectrometrie de mobilitate a ionilor. Majoritatea tehnicilor enumerate necesită instalații complexe și inaccesibile pentru utilizatori simpli.

Pentru a îmbunătăți în continuare precizia analizei respirației ca instrument de diagnosticare, eșantionarea respirației, detectarea biomarkerilor și analiza datelor în special pentru pacienți (folosire personală în calitate de dispozitiv portabil) absolventa Ana-Maria COZONAC și-a propus să optimizeze tehnicile de analiză a COV prin utilizarea unor senzori de respirație de înaltă performanță, care pot detecta biomarkeri la nivelul de part per billion (ppb) în aerul expirat. În acest context, a cercetat integrarea senzorilor în baza ZnO-T și α-Fe2O3 în dispozitive portabile pentru monitorizarea noninvazivă a pacienților bolnavi de diabet zaharat și astfel a reușit să facă o descriere a mecanismului de lucru al senzorilor în baza oxizilor semiconductori. De asemenea, a studiat carateristicile materialului sensibil folosit. În calitate de senzori de vapori de acetonă sunt folosite rețelele de nanofire de Fe2O3 sintetizate prin oxidarea termică a microparticulelor de Fe, care este aplicat pentru monitorizarea nivelului de glicemie în sânge a pacienților prin respirație. Componenta de procesare și de control al datelor este bazată pe un microprocesor, în calitate de interfață cu utilizatorul a fost utilizat un ecran LCD cu touchscreen. La LCD a fost elaborată o interfață grafică simplă și comodă pentru utilizator.

Elaborarea pas cu pas a dispozitivului portabil pentru diagnoza neinvazivă a inclus proiectarea componentelor  HW și SW  și descrierea circuitului de citire a datelor de pe senzor. După care au fost efectuate măsurările practice a aerului expirat a unor persoane sănătoase și bolnave de diabet zaharat de tip 1 și 2, iar analiza datele obtinute a condus la determinarea posibilității de stabilire a  diagnozei neinvazive.

Ca rezultat al cercetarilor efectuate s-a elaborat un dispozitiv portabil de analiză a nivelului de glucoză din sânge la pacienți în baza senzorilor din rețele de nanofire de Fe2O3, sensibili la acetonă. Dispozitivul este suficient de simplu în utilizare și poate fi folosit cu ușurință de către persoanele care nu sunt experți în domeniu, îndeosebi datorită posibilității de salvare a datelor în memoria internă a microprocesorului. Astfel, se poate monitoriza situația pacientului pentru diferite perioade de timp, dar totodată datele pot fi salvate imediat, după efectuarea testului, care apoi pot fi transmise către un calculator, spre a fi analizate.

Despre rezulatele cercetărilor efectuate împreună cu coechiperul V. POSTICA, absolventa Ana-Maria COZONAC a făcut anterior și o comunicare la Conferinta ştiinţifică a colaboratorilor, doctoranzilor și studenţilor UTM, ediția anului 2017.