Чем пахнет молекула: ученые ВГУИТ представили уникальный биосканер

13:55
19
Чем пахнет молекула: ученые ВГУИТ представили уникальный биосканер
Запах страха – это не образное выражение. Человек, пребывающий в состоянии страха, выделяет определенный набор молекул. Так же, как и при любых других сильных эмоциях, а также болезненных состояниях. Вовремя «почуять» болезнь – важнее всего для современного человека, и ради этого (если не считать интересов производства и безопасности) во всем мире придумывают «электронные носы» – приборы, которые анализируют пахучие молекулы чуть ли не поштучно.

«НОСОВЫЕ» ТРЕНИРОВКИ


Патент на такой сканер получили и ученые
ВГУИТ, рассказала на пресс-конференции профессор РАН, зав. кафедрой вуза Татьяна Кучменко. Но воронежский сканер имеет признаки мировой новизны. Это подтверждает патент и регистрация порядка сотни (!) изобретений. За 15 лет работы в этом направлении группе исследователей удалось добиться стабильности проб благодаря «наноструктурированным газовым сенсорам». Да и программное обеспечение они отшлифовали благодаря 16 тысячам измерений здоровых и не вполне здоровых людей и опытам на сотнях животных.

Все исследования проводились на деньги грантовых программ с участием сотрудников Воронежской медакадемии. Условием предоставления грантов было формирование собственного инновационного предприятия. Такое предприятие – ООО «Сенсорика – новые технологии» – было организовано и уже приобрело большой опыт освоения новых типов изделий.

– Сначала «электронный нос» должен быть «натренирован» – он должен распознать эталонные образцы так, чтобы у него имелась база данных для последующего сравнения. Затем устройство может распознавать новые запахи, сравнивая сигналы датчиков от них с базой эталонных образцов, – рассказала Татьяна Кучменко.

ЗВЕЗДЫ – ДЕТЯМ


Татьяна Кучменко из достоинств прибора с нескрываемым удовольствием назвала его неинвазивность – то есть, в тело человека не вводится ни игл, ни зондов, быстрота процедуры «80 секунд на измерения, 120 – на анализ», его легкость и портативность. Все это делает его идеальным инструментом для работы с детьми. Достаточно было подержать на руке пациента симпатичный синий цилиндр. И не случайно именно дети стали самой массовой категорией испытуемых. В течение трех лет велись исследования на базе детской больницы при ВГМУ. За это время все точнее и точнее удавалось расшифровать данные химического анализатора метаболических газов, которыми дышит кожа.

Портрет пациента на экране подключенного компьютера можно получить в виде ряда цифр, диаграмм и даже в виде фигур, напоминающих морские звезды со щупальцами разной длины.

– Вот эта маленькая зеленая фигура – «портрет» здорового ребенка, вот эта, чуть больше размером, желтая, свидетельствует об ожирении и преддиабетном состоянии испытуемого, красная – дело плохо, человек заболел. В этой стадии болезнь может уже определить и нос человека: в дыхании пациента явно слышится запах ацетона.

Как нам представляется, желтая «звезда» – самое ценное в этом ряду. Это раннее выявление болезни и предрасположенности к ней. Чем раньше о ней станет известно врачам, тем лучше. Конечно, традиционных анализов сканер заменить пока не может. Но в чем-то он уже стал чувствительнее.

– По результатам исследования человек видит, где у него могут быть проблемы и дальше обратиться к узкому специалисту, – сказала педиатр-эндокринолог Воронежской детской клинической больницы ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Дарья Менжулина.

ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ


Группу детей исследователи вели на протяжении долгого времени. И выяснили, что у одних детей ситуация быстро меняется к лучшему, а у других – нет или не так динамично.

– Не сразу, но мы открыли «секрет»: часть испытуемых всерьез взялась за себя: стали меньше есть, больше двигаться – и дело пошло на лад. А стимулом улучшений стал биосканер – как зеркало для желающих похудеть, – рассказала Дарья Менжулина. – Фигурка «позеленела», и дети искренне этому радуются.

Не менее любопытна и такая группа, как добровольцы-испытатели – их набирали буквально по объявлению. Среди добровольцев были такие известные личности, как фитнес-блогер и телеведущая Фанта Диоп и чемпионка по боксу Татьяна Зражевская. Они провели в эксперименте по несколько месяцев, регулярно делая замеры до и после тренировок. Зражевская брала прибор с собой в Екатеринбург на решающий бой за золотой пояс. И что интересно: в состоянии высокого эмоционального накала девушка могла не чувствовать проблем со здоровьем. Мозг притупляет боль, смазывая картину проблем. Более того, обострение последствий травмы руки не диагностировали даже врачи. А «нос» сразу учуял проблему – и медики это впоследствии подтвердили.

Приход ковида тоже дал пищу для размышлений исследователям, которые естественном образом сами попали в группу риска: у них заболели восемь добровольцев. «Электронный нос» наблюдал все стадии их выхода из заболевания.

– Такая серьезная вроде бы болезнь в своей острой стадии отражалась умеренно тревожными желтыми фигурками – ну, как усталость или голод. Зато постковидный организм просто вспыхнул красным. Прибор подсказывает: лечиться от последствий ковида даже важнее, чем от самой инфекции. Впрочем, для других вирусных заболеваний картина может быть аналогичной, – утверждает профессор Кучменко.

Отметим ради справедливости: все эти чудеса были бы невозможны без традиционных методик. Например, наиболее точные пробы берутся с зон Захарьина-Геда – издавна известные точки на теле, связанные с тем или иным внутренним органом.

Но некоторые зоны оказались недоступны сканеру с восемью сенсорами: «рельеф» лица не позволял прижать прибор к коже. И это побудило ученых к созданию «лайт-версии» сканера с одним сенсором, подключаемому к смартфону. Над совершенствованием носимого трекера успешно работает студентка-четверокурсница ВГУИТ Евгения Доровская.

СОБАКА – ДУХ ЧЕЛОВЕКА


Наибольший резонанс в научных кругах произвела публикация о серии опытов по блиц-диагностике респираторных заболеваний у телят. Такие заболевания часто приводят к падежу скота, и материалы исследований опубликовали все ведущие отраслевые научные журналы в мире. Исследование получило поддержку Российского научного фонда и в итоге вошло в топ-25 успешных проектов Фонда. Опыты проводили на базе одного из ближних животноводческих хозяйств, где был только один ветеринар – к концу цикла он стал мечтать о том, чтобы заиметь биосканер: его работа значительно облегчилась и стала эффективней.

После этого журналисты не могли задать вопрос: а с домашними животными опыты делали?
– Делали, – призналась профессор Кучменко. – Частным порядком. И оказалось, что по спектру запахов собака и лошадь наиболее близки к человеку. И стресс, и болезни у них пахнут почти одинаково.

Артем УШАКОВ

Фото Натальи ЗУБКОВОЙ

СПРАВКА
«Электронный нос» – электронный прибор, предназначенный для определения запахов или привкусов. Исследования по технологии «электронного носа» производятся начиная с 1982 года. Этапы процесса распознавания аналогичны человеческому обонянию: выполняется идентификация, сравнение, количественное определение и другие процессы, включая хранение и поиск данных. Однако оценки специфичны только для человеческого носа, поскольку связаны с субъективным мнением. Эти устройства прошли серьезное развитие и используются в промышленных целях.

Источник: https://gorcom36.ru

Оцените новость

Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...