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Volatologics:机器人鼻子有一天可能会在你的呼吸中“闻到”疾病
2022年07月01日    阅读量:649     新闻来源:好力百信息网    |  投稿

科学家正在研究诊断技术,可以从呼吸、汗水、眼泪和其他身体排放物中嗅出化合物,并可以作为数千种疾病的指纹。

但是接受这个概念鈥攌现在称为“volatolomics”鈥攁nd从实验室到商业化的相关诊断技术将需要跨许多学科的合作。这包括化学家、材料科学家和电气工程师等研究人员,他们很少说同一种语言,而且基本上对彼此的发现都不熟悉。对这一仍然非常年轻的领域进行的一次全面的新审查旨在成为众多不同参与者之间的桥梁。

该综述发表在《纳米研究》杂志上。

当你闻到香水味,遇到花香或香料的味道,或受到一股污染物的影响时,你的身体实际上感觉到的是挥发性有机化合物,这些化学品沸点较低,因此很容易蒸发。也就是说,它们是挥发性的,这些化学物质作为一组被称为挥发性有机化合物或VOCs。

所有生物体故意释放挥发性有机化合物用于各种目的,包括防御、通信和繁殖。但挥发性有机化合物也是所有生物过程的一部分,包括与疾病相关的过程中偶然释放的。发布的流程对于这些流程中的每一个都是独特的。这意味着每种疾病都有特定的挥发性有机化合物“特征”或“指纹”。

这类与疾病相关的挥发性有机化合物在人们意识到它们有任何问题之前就已经释放出来了,因此,在医生能够通过血液检测、X光、组织样本或任何其他检查或实验室工作来进行诊断技术之前,也早就释放出来了。许多疾病,尤其是癌症,诊断得越早就越容易治疗。因此,如果研究人员和临床医生能够对不同疾病的挥发性有机化合物指纹进行分类,工程师能够开发出能够快速识别此类指纹的设备,这可能会带来医学诊断和最终治疗疾病能力的一场革命。另一个好处是,与太多现有的诊断技术不同,这种诊断不需要通过“嗅探”进行任何侵入性操作,这意味着它也将是无痛的。

这是volatolomics这一非常年轻的领域概念背后的主要思想,或是对一个人在呼吸中呼出或从皮肤、汗液、眼泪或其他身体机制中释放出的全部VOCs的分析。

虽然Volatologics是一个新领域,但通过嗅某人的呼吸来诊断疾病的概念实际上可以追溯到古希腊医生希波克拉底和传奇的中国古代医生扁鹊,甚至在过去50年里,已经识别出数千种疾病的VOC指纹。但到目前为止,我们还缺乏先进的诊断技术来处理这些信息。

在过去几年中,推动volatolomics研究激增的正是这类技术的发展,包括大量数据的数据挖掘(“大数据”)、机器学习和纳米材料传感器,面对巨大的复杂性和混杂因素,如食品、饮用水和环境污染释放的挥发性有机化合物,这种技术可以快速、准确地识别这些挥发性有机化合物指纹,而且无论它们来自哪个身体来源,都可以做到这一点。

“但这个领域很年轻,吸引了许多领域的研究人员,如化学、电气工程、计算机科学、材料科学,当然还有每天与患者打交道的临床医生,他们不习惯相互交谈,通常采用不同的方法,甚至经常不使用相同的术语,”云倩说,本文作者之一,浙江大学癌症中心研究员。

“因此,我们召集了来自不同学科的一群人,共同撰写了一篇全面的综述论文,我们希望这篇论文能成为沟通彼此在这一广阔领域专业知识的桥梁。”

作者首先在疾病挥发物百科全书中总结了与各种可能的身体来源的不同疾病相关的所有挥发性有机物。

中国科学院多相复杂系统国家重点实验室的另一位作者兼研究员姚明水补充道:“这部分审查至关重要,因为这样的目标清单一直受到化学家、材料科学家,尤其是电气工程师的高度追捧。”。

“他们需要知道他们设计诊断设备的指纹或‘生物标志物’是为了什么。现在他们只需要查一下。”

此外,本文还对volatolomics分析所涉及的技术的现状进行了评述,特别是用于挥发性有机化合物检测的先进“电子鼻”(E-nose)和“光子鼻”(P-nose)设备。

在描述现状、这些“机器人鼻子”的开发人员面临的障碍以及提供未来前景时,评审人员的目的是让医生更好地了解这些前沿检测技术,并让所有volatolomics研究人员概括了解主要研究差距所在,从而缩小了实验室和商业部署之间仍然相当大的差距。

作者们希望,通过此次审查作为所有相关人员的参考点,可以填补这些空白,克服技术发展障碍,尤其是在更好的VOC吸收材料、选择性传感材料、先进的传感器结构和智能数据处理方法方面。

最终目标是有朝一日能够将Volatologics作为临床诊断的黄金标准。

标签:行业资讯仪器设备生物化学生物制药机械设备
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