Представлен новый газовый сенсор для ранней диагностики легочных заболеваний

Рак легких — одно из наиболее опасных онкологических заболеваний. Для его диагностирования на ранних стадиях обычно проводят компьютерную томографию грудной клетки. К сожалению, данный вид обследования требует дорогостоящего оборудования и зачастую назначается пациентам с уже явно выраженной формой заболевания, которую гораздо сложнее вылечить.

Сегодня исследователи ищут способы повысить эффективность скрининга. Один из возможных подходов состоит в том, чтобы использовать химические газовые анализаторы. Так, выдыхаемые человеком газы могут быть маркерами определенных заболеваний. В частности, диоксид азота NO2 является биологическим медиатором в организме человека, он вырабатывается в легких и присутствует в выдыхаемом воздухе. Оксид азота участвует в патофизиологии ряда легочных заболеваний, включая рак. Именно поэтому определение сверхнизких концентраций выдыхаемого оксида азота позволит поставить диагностику этого серьезного заболевания на поток.

Специалисты из научных центров Москвы и Долгопрудного создали композитный сенсор с высокой чувствительностью к диоксиду азота. Для этого они использовали нестандартный для таких задач метод аэрозольного газофазного напыления — удобный способ получения тонких наноструктурированных пленок заданного химического состава с различной морфологией. Для него не нужно сложное оборудование, а материалы для изготовления образцов недороги и доступны. Подход основан на распылении жидкого раствора прекурсора на аэрозольные капли, которые затем направляются в нагретую реакционную зону, где растворитель подвергается быстрому испарению и/или разложению, образуя на поверхности подложки пленку. 

Подобрав экспериментальным способом оптимальное соотношение оксидов цинка и железа, авторы получили тонкую пленку и встроили ее в компактный датчик, способный «чувствовать» примесь оксида азота в воздухе, даже если одна молекула оксида азота приходится на три миллиона молекул азота и кислорода — это гораздо ниже предельно допустимых концентраций в рамках экологической безопасности, и достаточно для медицинских целей. Также сенсор оказался достаточно избирательным, что показали эксперименты со сразу восьмью газами — сигналы удалось достаточно хорошо различить. Интересно и то, что датчик продемонстрировал хорошую устойчивость к влажности, что объясняется специфическими процессами на границе слоев между двумя оксидами.

Таким образом, разработка исследователей может быть полезна как при разработке подходов к ранней диагностике легочных заболеваний, так и для использования на производстве и при экологическом мониторинге.