Een internationaal team met de Nottingham Trent University en de Australian National University (ANU) heeft een 3D-nanodeeltje 'scaffold' ontwikkeld dat een zeer lage concentratie opgeloste moleculen in de lucht kan detecteren.

De onderzoekers zeggen dat dit een grote stap voorwaarts is in de richting van het meten van biomarkers - kleine moleculen die een rol spelen bij ziekte - in gasvormige omgevingen zoals adem.

De steiger bevat unieke combinaties van metalen en halfgeleider nanodeeltjes, elk duizenden malen kleiner dan een mensenhaar, die kunnen worden ingebouwd in ultrakleine sensoren.

Deze sensoren kunnen vervolgens worden geïntegreerd in eenvoudige en kleine diagnostiek op zakformaat, die, als een risico wordt gedetecteerd, zou de gebruiker een waarschuwing geven en hem aansporen zo snel mogelijk medisch advies en verdere tests in te winnen.

De optische sensoren van tegenwoordig gebruiken detectiematerialen die van kleur veranderen, wanneer ze worden blootgesteld aan een hoge concentratie biomarkers gevangen in een vloeibaar medium, zoals urine voor zwangerschapstesten of bloed voor chronische ziekten.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat biomarkers die wijzen op ernstige aandoeningen zoals diabetes en kanker, kan ook in de adem worden gevonden. Echter, hun concentratie is enorm verminderd en de optische sensoren van tegenwoordig kunnen ze niet meten.

Gehoopt wordt dat de ontwikkelde ultragevoelige materialen mensen zullen helpen om chronische ziekten te voorkomen, de overlevingskansen verhogen en de bijbehorende kosten in de gezondheidszorgstelsels aanzienlijk verlagen.

Het zou ook kunnen helpen om de noodzaak van invasieve testprocedures weg te nemen, zoals bloedonderzoeken.

De verwachting is dat mensen met een familiegeschiedenis van chronische ziekten de sensoren misschien willen gebruiken, die kunnen worden aangepast om te controleren op specifieke ziekten.

"Het goede aan adem is dat het vol zit met biomarkers die ons kunnen helpen bij het opsporen van chronische ziekten, maar hun concentratie is zo klein in gasvormige omgevingen, " zei universitair hoofddocent Mohsen Rahmani, een Royal Society Wolfson Fellow in de technische afdeling van Nottingham Trent University.

Hij zei:"Het probleem tot nu toe was het ontbreken van een betrouwbare detector. Ons nieuwe materiaal, echter, zou in staat zijn om een ​​lage concentratie biomarkers te detecteren die vrij in deze omgevingen bewegen.

"Ons detectiemateriaal heeft geen batterijen nodig, draden of grote en dure laboratoriumapparatuur. Dit effent de weg voor de volgende generatie sensoren op zakformaat die snel en betrouwbaar ziekten in zeer vroege stadia kunnen diagnosticeren, gewoon door erop te blazen."

Professor Antonio Tricoli van de Australian National University en co-voorzitter van ANU's grote uitdagingsprogramma Our Health in our Hands, toegevoegd:"Naast het potentieel voor het ontwikkelen van ademdetectiekits, deze ultrakleine materialen kunnen ook worden geïntegreerd in huidpleisters om kleine concentraties vluchtige biomarkers te volgen die van onze huid zijn uitgescheiden. Hierdoor kunnen we onze gezondheid in realtime volgen."

Een studie die de ontwikkeling van de ultragevoelige 3D nano-steiger aantoont, is gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen .