Ett internationellt team som involverar Nottingham Trent University och The Australian National University (ANU) har utvecklat en 3D nanopartikel "ställning" som kommer att kunna detektera en mycket låg koncentration av lösta molekyler i luften.

Forskarna säger att detta är ett stort steg framåt mot att mäta biomarkörer - små molekyler som spelar en roll i sjukdomar - i gasformiga miljöer som andedräkt.

Ställningen innehåller unika kombinationer av metalliska och halvledarnanopartiklar, var och en tusentals gånger mindre än ett människohår, som kan integreras i ultrasmå sensorer.

Dessa sensorer kan sedan integreras i enkel diagnostik i små fickor, som, om en risk upptäcks, skulle ge användaren en varning och uppmana dem att söka medicinsk rådgivning och ytterligare tester så snart som möjligt.

Dagens optiska sensorer använder avkänningsmaterial som ändrar färg, när de utsätts för en hög koncentration av biomarkörer fångade i ett flytande medium, som urin för graviditetstest eller blod för kroniska sjukdomar.

Tidigare forskning har visat att biomarkörer som indikerar allvarliga tillstånd som diabetes och cancer, kan också hittas i andningen. Dock, deras koncentration är kraftigt reducerad och dagens optiska sensorer kan inte mäta dem.

Förhoppningen är att de konstruerade ultrakänsliga materialen ska hjälpa människor att undvika att utveckla kroniska sjukdomar, öka överlevnadsgraden och avsevärt minska relaterade kostnader i sjukvårdssystemen.

Det kan också hjälpa till att ta bort behovet av invasiva testprocedurer, som blodprover.

Det förväntas att personer med en familjehistoria av kroniska sjukdomar kan vilja använda sensorerna, som skulle kunna anpassas för att leta efter specifika sjukdomar.

"Det som är bra med andetag är att det är fullt av biomarkörer som kan hjälpa oss att upptäcka kroniska sjukdomar, men deras koncentration är så liten i gasformiga miljöer, " sa docent Mohsen Rahmani, en Royal Society Wolfson Fellow vid Nottingham Trent Universitys ingenjörsavdelning.

Han sa:"Problemet hittills har varit bristen på en pålitlig detektor. Vårt nya material, dock, skulle kunna detektera en låg koncentration av biomarkörer som rör sig fritt inom dessa miljöer.

"Vårt avkänningsmaterial kommer inte att behöva batterier, ledningar eller stor och dyr labbutrustning. Detta banar vägen för nästa generation av sensorer i fickstorlek som snabbt och tillförlitligt kan diagnostisera sjukdomar i mycket tidiga skeden, helt enkelt genom att blåsa på dem."

Professor Antonio Tricoli från Australian National University och medordförande för ANU:s stora utmaningsprogram Our Health in our Hands, tillade:"Som potentialen för att utveckla kit för andningsavkänning, dessa ultrasmå material skulle också kunna integreras i hudplåster för att spåra små koncentrationer av flyktiga biomarkörer från vår hud. Detta kan göra det möjligt att hålla reda på vår hälsa i realtid."

En studie som visar utvecklingen av den ultrakänsliga 3-D nanoställningen har publicerats i tidskriften Avancerade material .