«Когда горящий жир, тело производит побочные продукты, которые находят их путь в кровь», объясняют Андреас Гунтнер, postdoc в группе профессора ETH Сотириса Прэтсиниса. В легочных альвеолах эти молекулы – особенно изменчивые – входят в воздух, выдохнутый человеком. Самым изменчивым из этих метаболитов липида является ацетон.
Гунтнер и его коллеги разработали маленький газовый датчик, который измеряет присутствие этого вещества. Датчик намного более чувствителен, чем предыдущие датчики: это может обнаружить единственную молекулу ацетона в ста миллионах молекул. Это также измеряет ацетон исключительно, таким образом, больше чем 800 других известных изменчивых компонентов в выдохах не затрагивают измерение.
Главные индивидуальные различияВ сотрудничестве с легочными специалистами в Университетской клинике Цюрих во главе с Малкольмом Кохлером, профессором и директором Отдела Pulmonology, исследователи проверили функционирование датчика в волонтерах, в то время как они тренировались.
Испытуемые закончили тот и получасовую сессию на велосипедном эргометре с двумя короткими перерывами. Исследователи попросили, чтобы испытуемые дули в трубу, которая была связана с датчиком ацетона равномерно.«Мы смогли показать, как концентрация ацетона в выдохах варьируется значительно от человека человеку», говорит Гантнер.
Научное мнение раньше считало, что спортсмены только начинают горящий жир после определенного периода физического применения и при достижении определенного сердечного ритма, но это представление теперь устарело. Измерения, проведенные исследователями в Цюрихе, показали, что lipolysis у некоторых испытуемых действительно, на самом деле, только начинался к концу того и получасового учебного семинара.
В других волонтерах измерения показали, что их тела начали горящий жир намного раньше.Контрольные измерения показали, что новый метод измерения коррелировал хорошо с концентрацией беты-hydroxybutyrate биомаркера в крови испытуемых.
Это исследование крови – один из сегодняшних стандартных методов для контроля lipolysis.Взаимодействие с наночастицамиДатчик, разработанный учеными, использует чип, покрытый пористым фильмом специальных полупроводниковых наночастиц.
Частицы – вольфрамовая трехокись, которую исследователи внедрили с единственными атомами кремния.Разработка чипа началась семь лет назад, когда профессор ETH Прэтсинис и его коллеги обнаружили, что вольфрамовые наночастицы трехокиси взаимодействуют с ацетоном, если атомы наночастиц устроены в определенной прозрачной структуре.
Взаимодействие уменьшает электрическое сопротивление чипа, покрытого наночастицами, и это явление может тогда быть измерено.Первоначально, идея состояла в том, чтобы использовать чип, чтобы диагностировать диабет, потому что выдохнутое дыхание пациентов с невылеченным диабетом 1 типа содержит высокие концентрации ацетона. С тех пор, однако, ученые показали, что датчик на самом деле достаточно чувствителен, чтобы обнаружить очень низкие концентрации ацетона в выдохах человека во время осуществления.Чип, используемый в этом исследовании, является размером европейской монеты за 1 цент, но исследователи работают, чтобы усовершенствовать технологию измерения так, чтобы это было возможно с намного меньшим жареным картофелем.
Цель состоит в том, чтобы предложить чип в управляемо размерном устройстве. «Это позволило бы спортсменам и людям, которые хотят похудеть, чтобы проверить на себя, когда их тела начинают жечь жир так, чтобы они могли оптимизировать свой учебный режим», говорит Гантнер.Дешевый, маленький и все же очень чувствительныйОчень чувствительные измерения ацетона были уже возможны с другими инструментами, например массовыми спектрометрами, которые являются большими лабораторными устройствами, которые стоят нескольких сотен тысяч швейцарских франков.
Исследователи используют эти инструменты в текущем исследовании, чтобы проверить их измерения. Портативные дыхательные тесты ацетона также уже существуют, но они могут только использоваться однажды и взять за несколько минут до того, как они покажут результаты. «Наша технология обладает главным преимуществом того, чтобы быть недорогим, управляемым, и все же очень чувствительный – плюс он может провести измерения в режиме реального времени», говорит Гантнер. «Это делает его подходящим для повседневного использования, тренируясь в фитнес-центре или для людей на диете».
Ученые теперь планируют продолжить разрабатывать их метод измерения так, чтобы они могли в конечном счете продать его. У них уже есть прототип инструмента.
Ученые также работают над развитием газовых датчиков для других с медицинской точки зрения соответствующих молекул в выдохах, включая аммиак, чтобы проверить функцию почек, изопрен, чтобы проверить метаболизм холестерина и различные альдегиды для ранней диагностики рака легких.