日前，中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所等聚焦丙酮這一重要的呼氣標記物，研制出光譜式呼氣分析儀，實現了呼出丙酮含量的高效檢測。該研究不僅為糖尿病的動態監測與管理提供了新思路，也為呼氣分析領域探索新方法、開發新技術、研制新儀器、催生新應用等提供了可行的解決方案。
目前，人類已確定的2000多種揮發性有機物（Volatile Organic Com-pounds，VOCs）與疾病及代謝異常相關。這些有機物被稱為呼氣標記物，但科學界仍缺乏大量的呼氣標記物與疾病及健康狀態相關性研究，這是呼氣分析進入臨床應用的重大挑戰。
創新檢測技術，開發新的檢測儀器，實現呼氣標記物數據高靈敏、高精準、快速在線的高效獲取，是應對這一重大挑戰的有效方法。
作為高靈敏激光光譜技術，光腔衰蕩光譜技術（Cavity Ringdown Spectroscopy, CRDS）在環境、能源、半導體等領域的應用，已展現出其在氣體高效檢測中的優勢。
但這種基于物質特征吸收光波長和強度的高靈敏光譜檢測技術，要實現在呼氣標記物檢測中的應用，面臨著兩大挑戰：一方面，需要消除水蒸氣對光散射造成的檢測精度影響；另一方面，要解決不同物質近似特征波長與強度疊加帶來的誤差。
中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所研究團隊以代謝密切相關的呼氣標記物——丙酮為研究對象，通過精準調控柔性多孔碳膜材料的孔徑分布與表面官能團，實現對呼氣中99.8%水分的快速選擇性吸附，并結合自主設計的嵌式輕量壓控腔，保證衰蕩信號的穩定輸出，同時有效降低了系統的重量，讓本在蒙蒙霧氣中的那道“光”更加清晰。
CRDS呼出丙酮檢測系統的性能，可媲美質譜技術、檢測速度優于質譜。在酮癥診斷的試驗中，通過對生酮飲食受試者超30天的連續監測和研究，發現CRDS呼出丙酮分析儀的檢測結果與尿酮試紙檢測方法具有一致性，同時具有抗干擾、實時在線和定量檢測等優勢。
目前，儀器已通過Ⅱ類創新醫療器械審批，在國內多家醫院的支持下，完成了2000余例呼氣樣本的檢測。儀器實現了I型糖尿病患者狀態監測。在I型糖尿病患者注射胰島素后，通過連續監測其呼出的丙酮含量，可判斷患者在注射后是否有低血糖或是胰島素給量不足，以便及時給出解決方案。儀器在運動健康管理、酮癥酸中毒、肥胖監測、感染性疾病的治療等方面，也將有廣闊的應用前景。
未來，隨著高效檢測技術的不斷發展與完善，會實現越來越多的呼氣標記物建立與疾病和健康狀態定量相關檢測，為重癥監測、腫瘤療效評估、癲癇治療評估等臨床應用提供全新的解決方案。
同時，結合人工智能，或能為重大疾病的早期預警帶來革命性突破，讓“呼氣感知健康”變成現實。
中國-博士人才網發布
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