电子鼻——可以嗅到空气中的化学物质,已显现出作为疾病诊断工具的应用前景。一项近期发表在《分析化学》(Analytical Chemistry)期刊上的研究指出,用于尿样检测肺结核感染的电子鼻开发已迈出了第一步。这种检测法在贫穷国家尤其有用。
很多疾病会以特殊方式影响患者呼吸和体液的化学成分。科学家们一直在设法将这些化学指纹开发成检测疾病的方法。电子鼻将化学传感器与模式识别系统配套,正被开发用于识别细菌感染和肺癌。
在发展中国家,肺结核治疗因诊断检测而受阻。诊断检测具有侵害性和耗时性,而且需要技术技能和实验室设备。一种便宜、快速且简单的检测技术会裨益良多。一些研究组已经开始研究电子鼻结核病诊断技术,主要是利用痰液样本——下呼吸道分泌的粘液。然而,由印度新德里市国际遗传工程与生物技术中心(International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology)的瓦蓝达·查乌罕(ViranderChauhan)和冉加·南达(Ranjan Nanda)领导的一项研究,通过研究尿液获得了一种新方法。尿液可以在不造成病人痛苦的情况下进行收集,不具有传染性,并且更易储存和长期存放。
研究者们在新德里收集了100个新诊断出肺结核患者的尿样。他们利用气相色谱法(gas chromatography)和质谱测定法(mass spectrometry)——给出化学成分及其浓度的详细结果,分析了尿液中迅速蒸发到空气中的分子,这被称为易挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)。他们利用这种方法来寻找模式,在感染个体中区分出了一些浓度存在显著差异的易挥发性有机物。利用这些识别标记,他们可以预测出另一组患者中的肺结核感染,准确度接近99%。
这种方法也可用于区分肺结核与其他肺病。而且,南达说,尽管当前研究集中在肺结核病诊断,但是,利用电子鼻监测病患在治疗过程中的感染程度或许也是有可能的。
以色列理工技术研究院(Technion-Israel Institute of Technology)的化学工程师胡森·海克(Hossam Haick),正在为生物标记研究开发传感器,他说这些初始结果显示出了应用前景,但是还需要对更大规模的患者进行更多的研究以证实此研究结果。他又补充说,尽管此研究证明了验尿检测肺结核的可行性,但距离实现简单快速的检测法还很远,因为用来识别易挥发性有机物标记的方法昂贵又耗时。下一步就是开发一个能够准确识别肺结核特异性易挥发有机物的小型、便宜且方便使用的装置。南达说,这“将会是一项极其复杂的工作”,他的研究组目前正在研究合适的传感器技术。