Test de respirație revoluționar creat la MIT promite depistarea rapidă a pneumoniei, fără radiografii și analize de laborator

Ingineri de la Massachusetts Institute of Technology (MIT), din SUA, au dezvoltat un test de respirație inovator care ar putea permite diagnosticarea pneumoniei în doar câteva minute, eliminând atât necesitatea radiografiilor, cât și a analizelor de laborator îndelungate.

Noua tehnologie, denumită „PlasmoSniff”, folosește un senzor portabil capabil să detecteze în aerul expirat biomarkeri specifici bolii. Cercetătorii subliniază că sistemul ar putea fi utilizat direct în cabinetele medicale sau chiar la domiciliul pacientului, transformând modul în care sunt evaluate rapid infecțiile pulmonare.

Rezultatele studiului care descrie acest dispozitiv au fost publicate în revista Nano Letters, unde este detaliat atât principiul de funcționare, cât și performanțele senzorului la scară de laborator.

Metoda presupune ca pacientul să inhaleze nanoparticule special concepute, într-un mod similar cu utilizarea unui inhalator pentru astm. Aceste particule transportă biomarkeri sintetici – mici „etichete” chimice care reacționează atunci când există infecții la nivelul plămânilor, oferind astfel un semnal clar asupra stării țesutului pulmonar.

În plămâni sănătoși, nanoparticulele sunt eliminate intacte. În schimb, în prezența pneumoniei, enzimele produse de infecție separă biomarkerii de particule, iar aceștia sunt, ulterior, eliminați prin respirație și pot fi detectați de senzor.

„În practică, un pacient ar inhala nanoparticulele și, în aproximativ 10 minute, ar expira un biomarker care indică starea plămânilor. Tehnologia PlasmoSniff poate identifica acești biomarkeri în câteva minute, direct la punctul de îngrijire”, a declarat Aditya Garg, cercetător postdoctoral.

Senzorul este realizat folosind plasmonica, un domeniu care studiază interacțiunea luminii cu materia la scară nanometrică. Dispozitivul integrează o peliculă extrem de subțire de aur și nanoparticule de aur, separate de un spațiu de numai cinci nanometri, în acest interval minuscule fiind capturate moleculele țintă.

Moleculele de apă aflate pe suprafața senzorului contribuie la „prinderea” biomarkerilor, care sunt apoi analizați prin spectroscopie Raman, o tehnică menită să identifice moleculele după „amprenta” lor vibrațională caracteristică.

„Este o problemă de tip ‘acul în carul cu fân’. Metoda noastră reușește să detecteze molecule care altfel ar fi ascunse printre mii de altele”, a explicat Loza Tadesse, coordonatoarea cercetării.

Tehnologia a fost testată pe probe de lichid pulmonar provenite de la șoareci, în care au fost introduși biomarkeri ai pneumoniei. În aceste experimente, senzorul a reușit să depisteze semnalele la concentrații extrem de reduse, similare celor întâlnite în infecțiile reale, ceea ce indică un potențial ridicat de aplicare clinică.

Cercetătorii lucrează în prezent la integrarea întregului sistem într-un dispozitiv portabil. Acesta ar putea include o mască pentru colectarea respirației pacientului și un detector compact, astfel încât testarea să poată fi făcută rapid, la fața locului, fără infrastructură complexă de laborator.

Pe lângă pneumonia, tehnologia ar putea fi adaptată pentru depistarea altor boli, inclusiv anumite tipuri de cancer sau infecții virale, dar și pentru monitorizarea poluanților din aer și a substanțelor chimice dăunătoare, intrand astfel și în sfera siguranței de mediu.

„Nu este limitată doar la diagnostic medical. Dacă o moleculă are o amprentă vibrațională cunoscută și poate interacționa cu apa, platforma noastră o poate detecta”, a adăugat Tadesse.

Daca va fi implementată pe scară largă, tehnologia PlasmoSniff are potențialul de a face diagnosticul bolilor pulmonare mult mai rapid, mai accesibil și mai eficient la nivel global, reducând presiunea pe sistemele de sănătate și facilitând intervenții timpurii în cazurile grave.