L’analisi dell’espirato, nota anche come Breath Analysis, si è dimostrata una tecnica promettente non solo per alcuni test specifici, come l’analisi delle intolleranze e delle allergie, ma anche per individuare malattie gravi, tra cui il cancro ai polmoni. Secondo uno studio condotto da Pingwei Liu, del Laboratorio Statale di Ingegneria Chimica dell’Università di Zhejiang a Hangzhou, e Qingyue Wang, dell’Istituto Politecnico dell’Università di Zhejiang a Quzhou, pubblicato su Acs Sensors, “ideare modi per percepire questi composti potrebbe aiutare i medici a fornire diagnosi precoci e migliorare le prospettive dei pazienti“.
I ricercatori hanno realizzato sensori ultrasensibili su scala nanometrica, i quali, in test preliminari, hanno mostrato la capacità di identificare un cambiamento significativo nella chimica del respiro delle persone affette da cancro ai polmoni. “Le persone espirano molti gas, come vapore acqueo e anidride carbonica, così come altri composti presenti nell’aria“, hanno spiegato gli studiosi. Essi hanno scoperto che una diminuzione di una sostanza chimica espirata, l’isoprene, può essere un indicativo della presenza di cancro ai polmoni.
Per rilevare questi piccoli cambiamenti, i sensori devono possedere un’elevata sensibilità, in grado di misurare livelli di isoprene nell’intervallo di parti per miliardo (ppb), e devono anche distinguere l’isoprene da altre sostanze chimiche volatili, resistendo all’umidità naturale del respiro. I tentativi precedenti di progettare sensori di gas con queste caratteristiche si sono focalizzati sugli ossidi metallici, tra cui un promettente composto a base di ossido di indio.
Il gruppo di ricerca ha quindi ottimizzato i sensori a base di ossido di indio per rilevare l’isoprene ai livelli presenti nel respiro umano. Sono stati sviluppati sensori nanoflake a base di ossido di indio e, durante gli esperimenti, è emerso che uno di questi sensori, denominato Pt@InNiOx, in riferimento ai metalli platino (Pt), indio (In) e nichel (Ni) da esso contenuti, ha mostrato prestazioni superiori rispetto agli altri.
Nella ricerca, i livelli di isoprene sono stati registrati a 2 ppb, una sensibilità che ha superato ampiamente quella dei sensori precedenti. Per dimostrare l’applicazione medica di questi sensori, i ricercatori hanno integrato i nanoflakes Pt@InNiOx in un dispositivo di rilevamento portatile. In questo dispositivo, è stato introdotto il respiro raccolto da 13 persone, cinque delle quali erano affette da cancro ai polmoni. Il dispositivo ha evidenziato livelli di isoprene inferiori a 40 ppb nei campioni di partecipanti con cancro e superiori a 60 ppb in quelli senza.
Secondo gli scienziati, “questa tecnologia di rilevamento potrebbe rappresentare una svolta nello screening non invasivo del cancro ai polmoni” e ha il potenziale di migliorare i risultati e persino di salvare vite.
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