Un nuovo sensore del respiro per la fibrosi cistica

Uno dei problemi maggiori del rilevamento dell’acetonitrile, un composto caratteristico della fibrosi cistica nel respiro, è il fatto che è presente con una concentrazione di 10 ppb (parti per miliardo), Gli altri componenti del respiro, come vapore acqueo e anidride carbonica, inoltre, possono influire sulla sensibilità della spettroscopia ad assorbimento laser.

I progressi ottenuti dalla scienza hanno permesso di rilevare in modo accurato i componenti del respiro mediante tecniche di analisi sensibili e selettive. Il progetto MEDIXHALE (Medical diagnostics based on exhaled-air analysis with laser absorption spectroscopy) ha sviluppato un sensore da utilizzarsi con la spettroscopia ad assorbimento laser per l’acetonitrile.

I ricercatori hanno cercato di risolvere i problemi posti dalle interferenze utilizzando una piccola regione spettrale basata sugli spettri di assorbimento di infrarossi dell’acetonitrile e su altri componenti del respiro. Hanno inoltre cercato di aumentare la lunghezza del percorso di assorbimento per ottenere segnali misurabili, creando e caratterizzando uno spettrometro ad assorbimento potenziato da cavità dotato di un risonatore ottico con lunghezza effettiva del percorso di 7,3 km che permette di eseguire fino a quattro misurazioni al giorno.

Per migliorare la sensibilità e la rilevazione dell’acetonitrile, i ricercatori hanno creato una fase di preconcentrazione utilizzando un setaccio molecolare al carbonio per l’assorbimento dell’acetonitrile, riuscendo a migliorare il limite di rilevazione da 114 ppb a circa 4 ppb. I risultati sono stati confermati con campioni del respiro di adulti sani.

Il team MEDIXHALE è riuscito a dimostrare il principio delle misurazioni quantitative dell’acetonitrile nel respiro umano. Il lavoro futuro, prima degli studi clinici, dovrà concentrarsi sul miglioramento della precisione e del rendimento del dispositivo. La dimostrazione dell’utilità del rilevamento non invasivo della fibrosi cistica porterà a un miglioramento significativo del trattamento e del monitoraggio per i pazienti.