Forskare från Tokyo Medical and Dental University utvecklar ett nytt gasavbildningssystem för att samtidigt visualisera och mäta gaser som släpps ut genom huden i realtid. Gaser som släpps ut från människokroppen har använts sedan antikens grekiska tider för att diagnostisera sjuka; samma princip med en modern, teknisk makeover kan nu bli ett enkelt verktyg för att identifiera metabola störningar, genetiska sjukdomar och cancer.

En ny metod, utvecklat av forskare från Tokyo Medical and Dental University och nyligen publicerat i tidskriften ACS-sensorer , gör det nu möjligt att avbilda och mäta gaser, kallas flyktiga organiska föreningar eller VOC, som släpps ut genom huden i realtid.

VOC som frigörs genom huden återspeglar de VOC som finns i cirkulerande blod. Det är känt att vissa flyktiga organiska föreningar, som etanol, som är en del av alkoholhaltiga drycker, är signifikant relaterade till alkoholmetabolism. Förutom, det har rapporterats att VOC skulle vara associerade med vissa hudsjukdomar, såsom psoriasis. Även om flyktiga organiska föreningar redan vanligtvis kan analyseras i laboratorier med hjälp av stora, dyra maskiner, bekväm, praktiska apparater som ger korrekta mätningar för rutinmässig användning i den kliniska miljön har saknats. Dessutom, att kunna se hur gaser frigörs genom huden över tid har varit en utmaning.

"Vi ville utveckla ett verktyg som gör det enkelt att övervaka människors hälsa på ett icke-invasivt sätt, " säger motsvarande författare till studien Prof. Kohji Mitsubayashi. "Även går tillbaka till antikens Grekland, läkare visste att en patients andetag kunde ge ledtrådar till deras åkommor. Och nuförtiden, alla har hört talas om alkomätaren. Problemet med andning är att det inte är lämpligt för långtidsövervakning av VOC. Huden, å andra sidan, erbjuder ett enkelt sätt för kontinuerlig övervakning av VOC utan att lägga extra börda på individen."

För att uppnå sitt mål, forskarna monterade ett ringljus bestående av en uppsättning UV-ljusemitterande dioder på en kameralins, vilket tillsammans möjliggjorde realtidsavbildning av flyktiga organiska föreningar som härrör från hudytan. I ett proof-of-princip-experiment, forskarna syftade till att upptäcka etanol hos en försöksperson som hade konsumerat alkohol. Eftersom hudytan kan vara ojämn, de använde en så kallad "2-D Mako" för att jämna ut den komplexa hudytan och för att möjliggöra noggrann mätning av etanol över tiden. För att underlätta upptäckten av etanol, forskarna utgick från samma princip som människokroppen använder för att bli av med etanol genom att placera ett nät med ett enzym som kallas alkoholdehydrogenas (ADH) på försökspersonens hud via 2-D Mako. När gasformig etanol träffade detta nät, en biprodukt av den enzymatiska reaktionen, NADH genererades och emitterade fluorescens, som användes för gasavbildning.

"Vi kunde visa en dynamisk förändring i koncentrationen av etanol över tiden efter alkoholkonsumtion, " säger postdoktor och huvudförfattare till studien Kenta Iitani. "Våra resultat indikerar att metabol övervakning och tidig sjukdomsscreening kan uppnås genom att mäta VOC i blodet via transkutan gasfrisättning".

Att på ett tillförlitligt sätt kunna mäta VOC kan hjälpa läkare att utvärdera hur alkohol påverkar huden och bidrar till utvecklingen av hudsjukdomar. Anpassning av detta gasavbildningssystem till andra gaser kan ytterligare möjliggöra studier av andra sjukdomar genom att övervaka frisättningen av VOC.