Elektroniczny nos opracowywany w Akademii Górniczo-Hutniczej ma szansę stać się nowym narzędziem we wczesnej, nieinwazyjnej diagnostyce chorób metabolicznych. Anna Paleczek, doktorantka i członkini zespołu Laboratorium Analizy Biomarkerów (LAB) działającego w ramach Instytutu Elektroniki AGH, uzyskała finansowanie Narodowego Centrum Nauki w konkursie PRELUDIUM 24 na realizację innowacyjnego projektu, który tę technologię rozwinie.

Choroby wykrywane jednym oddechem?

Nowoczesna medycyna coraz śmielej sięga po metody jednocześnie skuteczne i przyjazne dla pacjenta. Jedną z nich jest analiza powietrza wydychanego przez człowieka. W oddechu znajdują się tysiące związków chemicznych (tzw. VOCs), które, niczym subtelne sygnały ostrzegawcze, mogą świadczyć o rozwijających się w organizmie zaburzeniach.

Projekt realizowany przez Annę Paleczek ma na celu opracowanie przenośnego, taniego i łatwego w użyciu urządzenia, które pozwoli wykryć wczesne stadia zespołu metabolicznego, obejmującego m.in. otyłość brzuszną, zaburzenia poziomu glukozy oraz nieprawidłowe stężenie cholesterolu. Wczesne rozpoznanie umożliwia zapobieganie cukrzycy typu 2 i chorobom układu sercowo-naczyniowego - dwóm największym wyzwaniom zdrowotnym współczesnego świata.

Elektroniczny nos i sztuczna inteligencja

Zespół badawczy opracował już prototyp tzw. elektronicznego nosa, który potrafił określić poziom cholesterolu wyłącznie na podstawie próbki oddechu. W nowym projekcie badania zostaną rozszerzone o kolejne parametry metaboliczne, takie jak glukoza, HDL, LDL czy trójglicerydy. Planowane jest przeprowadzenie eksperymentu medycznego we współpracy z jednostkami klinicznymi. W jego ramach zebrane zostaną próbki oddechu pacjentów, a następnie opracowane algorytmy AI służące do estymacji parametrów z krwi.

Do analiz użyte zostaną komercyjne czujniki gazów, specjalistyczne worki Tedlar® oraz mieszaniny gazów odtwarzające skład oddechu osób z różnymi zaburzeniami zdrowotnymi. Dane z czujników trafią do algorytmów uczenia maszynowego, które będą wyszukiwać charakterystyczne wzorce chemiczne - jeszcze zanim pacjent usłyszy pierwszą diagnozę.

O Laboratorium Analizy Biomarkerów

Projekt realizowany jest w Laboratorium Analizy Biomarkerów (LAB) Instytutu Elektroniki AGH (Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji). Głównym celem LAB jest prowadzenie badań nad biomarkerami w szerokim zakresie zastosowań - środowiskowych, przemysłowych i medycznych - ze szczególnym naciskiem na analizę wydychanego powietrza.

Laboratorium współpracuje z wieloma uczelniami, instytutami badawczymi i partnerami przemysłowymi, m.in. z Biosensors for Bioengineering Group z Institute for Bioengineering of Catalonia w Barcelonie, Szpitalem Uniwersyteckim w Krakowie, Collegium Medicum UJ, Politechniką Gdańską, Politechniką Warszawską, Politechniką Łódzką, Gdańskim Uniwersytetem Medycznym oraz Uniwersytetem Medycznym w Łodzi.

Dlaczego to ważne?