Onderzoekers van Tokyo Medical and Dental University ontwikkelen een nieuw gasbeeldvormingssysteem om gassen die door de huid vrijkomen in realtime te visualiseren en te meten. Gassen die door het menselijk lichaam worden uitgestoten, worden al sinds de Griekse oudheid gebruikt om de diagnose van zieken te stellen; hetzelfde principe met een moderne, technologische make-over kan nu een eenvoudig hulpmiddel worden om stofwisselingsstoornissen te identificeren, genetische ziekten en kanker.

Een nieuwe methode, ontwikkeld door onderzoekers van Tokyo Medical and Dental University en onlangs gepubliceerd in het tijdschrift ACS-sensoren , maakt het nu mogelijk om gassen af ​​te beelden en te meten, vluchtige organische stoffen of VOS genoemd, die in realtime door de huid worden vrijgegeven.

VOC's die via de huid vrijkomen, weerspiegelen de VOC's die aanwezig zijn in circulerend bloed. Het is bekend dat bepaalde VOS, zoals ethanol, dat een bestanddeel is van alcoholische dranken, zijn significant gerelateerd aan het alcoholmetabolisme. Daarnaast, er is gemeld dat VOS in verband worden gebracht met bepaalde huidziekten, zoals psoriasis. Hoewel VOS al algemeen kunnen worden geanalyseerd in laboratoria met behulp van grote, dure machines, handig, praktische apparaten die nauwkeurige metingen leveren voor routinematig gebruik in de klinische omgeving ontbraken. In aanvulling, kunnen zien hoe gassen in de loop van de tijd door de huid vrijkomen, is een uitdaging gebleven.

"We wilden een tool ontwikkelen die het gemakkelijk maakt om de menselijke gezondheid op een niet-invasieve manier te monitoren, " zegt de corresponderende auteur van de studie Prof. Kohji Mitsubayashi. "Zelfs daterend uit het oude Griekenland, artsen wisten dat de adem van een patiënt aanwijzingen kon geven voor hun kwalen. En tegenwoordig, iedereen heeft wel eens van de breathalyzer gehoord. Het probleem met adem is dat het niet geschikt is voor langdurige monitoring van VOS. De huid, anderzijds, biedt een gemakkelijke manier voor de continue monitoring van VOC's zonder het individu extra te belasten."

Om hun doel te bereiken, de onderzoekers monteerden een ringlicht bestaande uit een reeks UV-lichtgevende diodes op een cameralens, die samen de real-time beeldvorming mogelijk maakten van VOC's die afkomstig zijn van het huidoppervlak. In een proof-of-principle-experiment, de onderzoekers wilden ethanol detecteren bij een proefpersoon die alcohol had gedronken. Omdat het huidoppervlak ongelijk kan zijn, ze gebruikten een zogenaamde "2-D Mako" om het complexe huidoppervlak te egaliseren en om de ethanol in de loop van de tijd nauwkeurig te meten. Om de detectie van ethanol te vergemakkelijken, de onderzoekers baseerden zich op hetzelfde principe dat het menselijk lichaam gebruikt om ethanol kwijt te raken door een gaas met een enzym genaamd alcoholdehydrogenase (ADH) op de huid van de proefpersoon te plaatsen via 2-D Mako. Zodra gasvormige ethanol dit gaas raakt, een bijproduct van de enzymatische reactie, NADH werd gegenereerd en uitgezonden fluorescentie, die werd gebruikt voor gasbeeldvorming.

"We waren in staat om een ​​dynamische verandering in de concentratie van ethanol in de tijd na alcoholconsumptie te laten zien, ", zegt postdoctoraal onderzoeker en hoofdauteur van de studie Kenta Iitani. "Onze resultaten geven aan dat metabole monitoring en vroege screening van ziekten kan worden bereikt door bloed-VOC's te meten via transcutane gasafgifte".

Het betrouwbaar kunnen meten van VOC's zou clinici kunnen helpen om te evalueren hoe alcohol de huid beïnvloedt en bijdraagt ​​aan de ontwikkeling van huidaandoeningen. Aanpassing van dit gasbeeldvormingssysteem aan andere gassen zou de studie van andere ziekten mogelijk maken door de afgifte van VOS te monitoren.