Chronische Nierenkrankheit: Neuartige Gesichtsmaske kann spezifische Stoffwechselprodukte im Atem erkennen

Eine modifizierte Gesichtsmaske könnte den Träger schützen, indem sie Gesundheitszustände, einschließlich chronischer Nierenkrankheiten (CKD), erkennt.

Chemische Atemsensoren sind ein Diagnoseinstrument, das derzeit erforscht wird, weil Menschen mit CKD erhöhte Ammoniakwerte ausatmen – eine Chemikalie, die mit der Krankheit in Verbindung gebracht wird. Ammoniak wird jedoch auch mit anderen Gesundheitszuständen in Verbindung gebracht. Die Forscher um Corrado Di Natale von der University of Rome Tor Vergata, Italien, wollten einen speziellen Sensor entwickeln, der gleichzeitig Ammoniak und andere CKD-bedingte Stoffwechselprodukte nachweist.

Die Wissenschaftler integrierten einen speziellen Atemsensor in das Gewebe einer Gesichtsmaske, um Stoffwechselprodukte zu erkennen, die mit dieser Krankheit in Verbindung stehen. In ersten Tests erkannte der Sensor Menschen mit dieser Krankheit in den meisten Fällen korrekt. Die neuen Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „ACS Sensors“ veröffentlicht.

Hohe Empfindlichkeit des Sensors

Um die Anwendung zu erleichtern, bauten sie den Sensor in eine vertraute Form ein: eine chirurgische Gesichtsmaske. Um den Atemsensor zu entwickeln, beschichtete das Team zunächst Silberelektroden mit einem leitfähigen Polymer, das üblicherweise in chemischen Sensoren verwendet wird. Das Polymer wurde mit Porphyrinen modifiziert, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Die beschichteten Elektroden wurden zwischen den Schichten einer medizinischen Einweg-Gesichtsmaske angebracht, und Drähte verbanden das Gerät mit einer elektronischen Anzeige. Wenn ausgewählte Gase mit diesem speziellen Polymer in Wechselwirkung traten, führte dies zu einer messbaren Veränderung des elektrischen Widerstands. Diese ersten Experimente in Luft bestätigten die hohe Empfindlichkeit des Sensors für CKD-bedingte Stoffwechselprodukte, einschließlich Ammoniak, Ethanol, Propanol und Aceton.

Dann wurden die speziellen Gesichtsmasken an 100 Personen getestet. Etwa die Hälfte der Teilnehmer hatte eine CKD-Diagnose, die andere Hälfte (die Kontrollgruppe) hatte keine. Die Sensoren wiesen mehrere Verbindungen in der Atemluft der Teilnehmer nach, und die statistische Analyse der Daten ergab ein klares Muster, das die Teilnehmer mit CKD von der Kontrollgruppe unterschied.

84 Prozent echt positiver Fälle erkannt

Der Sensor des Teams erkannte in 84 Prozent der Fälle richtig, dass ein Patient an CKD erkrankt war (echt positiv), und in 88 Prozent der Fälle, dass der Patient keine CKD hatte (echt negativ). Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Sensordaten zur Schätzung des CKD-Stadiums verwendet werden können.