فکر کن فقط با یه بازدم ساده بتونی بفهمی دیابت داری یا نه! پژوهشگرای دانشگاه پن استیت یه سنسور جدید ساختن که با یه نفس کشیدن خیلی راحت و سریع می‌تونه سطح استون توی بازدمت رو اندازه بگیره و بفهمه ریسک دیابت یا پیش‌دیابت (یعنی یه مرحله قبل از دیابت که هنوز کامل ثبت نشده) داری یا نه.
تو آمریکا حدود ۳۷ میلیون بزرگسال دیابت دارن و شاید باورت نشه که یک‌پنجمشون حتی خبر ندارن دیابتی هستن! معمولاً تشخیص دیابت با آزمایش خون و رفتن به آزمایشگاه انجام میشه که هم کلی هزینه داره و هم وقت‌گیره. ولی با این سنسور جدید، فقط کافیه نفس بکشی و جواب رو توی چند دقیقه می‌گیری؛ اونم بدون دردسر!
حالا کل داستان سنسور چیه؟ این وسیله جدید روی اندازه‌گیری استون تمرکز داره. استون یه ماده‌ایه که بدن وقتی چربی رو می‌سوزونه تو بازدم آزاد می‌کنه. همه آدم‌ها استون توی نفسشون دارن، اما اگه سطح استون بالای ۱/۸ قسمت در میلیون (واحد علمی که نشون می‌ده چقدر از گاز وجود داره) بره، احتمال داره ریسک دیابت داشته باشی. قبلاً هم سنسورهایی برای اندازه‌گیری گلوکز توی عرق بدن ساخته بودن، ولی اون یکی‌ها کلی دردسر داشتن: باید حتماً عرق تولید می‌کردی یا می‌رفتی سونا و ورزش می‌کردی تا جواب بگیری. اما برای این سنسور فقط باید توی یه کیسه نفس بکشی، سنسور رو بزنی داخلش و منتظر جواب بمونی!
یه مشکل دیگه سنسورهای قبلی این بود که باید نمونه رو می‌فرستادن آزمایشگاه تا توسط دستگاه‌های گران قیمت مخصوص بررسی بشه. اما این وسیله جدید، همون‌جا و همان لحظه جواب رو می‌ده و دیگه نیازی به آزمایشگاه و هزینه اضافی نیست.
ساخت سنسور هم داستان جذابی داره. اون‌ها از یه تکنولوژی به اسم «گرافن القایی با لیزر» استفاده کردن. یعنی چی؟ یعنی روی یه ورقه خاص به اسم پلی‌ایمید (یه جور پلاستیک مقاوم) با لیزر CO2 می‌تابونن و اون رو می‌سوزونن تا تبدیل بشه به یه لایه گرافن متخلخل. گرافن همون ماده شگفت‌انگیزه که از کربن ساخته شده و خیلی نازک و قویه. پروفسور چنگ، یکی از اعضای تیم، گفته این کار یه جورایی مثل اینه که نان تُست رو زیادی بذاری تو توستر تا زغالی و سیاه بشه، اما اینجا تبدیل به گرافن میشه!
البته فقط گرافن کافی نبود، چون به قول خودشون «انتخاب‌پذیری» لازم رو نداشت. یعنی خیلی راحت نمی‌تونست فقط استون رو تشخیص بده. واسه همین، گرافن رو با «اکسید روی» ترکیب کردن — اکسید روی یه نوع ترکیب شیمیاییه که کلی کاربرد توی سنسورها داره. نقطه اتصال (یا به قول علمی‌ها، junction) بین این دو ماده باعث شد سنسور بهتر و دقیق‌تر بتونه مولکول‌های استون رو تشخیص بده، در حالی که به مولکول‌های دیگه توجه نکنه.
یه مشکل باحال دیگه هم رطوبتِ نفس بود. هوای مرطوب که موقع بازدم همراه نفسه میاد، ممکنه سنسور رو گول بزنه یا روش بشینه. برای همین یه غشای خاص گذاشتن که فقط استون رو رد می‌کنه و جلوی مولکول‌های آب رو می‌گیره!
فعلاً این سنسور طوری کار می‌کنه که باید توی یه کیسه هوا نفس بکشی تا هم اثر هوای محیط حذف بشه و هم نتیجه دقیق‌تر باشه. اما گروه داره روش کار می‌کنه تا بتونه یه سنسوری بسازه که مستقیم زیر بینی یا مثلاً توی ماسک قرار بگیره — دیگه راحت‌تر از این؟! پروفسور چنگ گفته فراتر از تشخیص دیابت، اگه بدونیم سطح استون چجوری با رژیم غذایی و ورزش نوسان پیدا می‌کنه (همون‌طور که قند خون رو اینجوری بررسی می‌کنیم)، کلی کاربردهای جدید برای مراقبت و پایش سلامت پیدا می‌کنه.
این تحقیق با حمایت «موسسات ملی سلامت آمریکا» و «بنیاد ملی علوم» انجام شده. نویسنده اول پژوهش هم «لی یانگ» بوده که تو این رشته بورسیه مهمون پن استیت بوده.
نتایج این مطالعه تو مجله معتبر Chemical Engineering Journal چاپ شده.
خلاصه، شاید خیلی زود، فقط با یه نفس کشیدن ساده بتونی لبه تیغ دیابت رو قبل از اینکه دست و پات رو بگیره، راحت بفهمی! تکنولوژی داره روز به روز زندگی رو آسون‌تر می‌کنه.
منبع: +
