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呼吸分析揭示了体内脂肪代谢的细节

17 Feb 2021

东北大学设计了紧凑的紫外线平台,可测量呼出气中的丙酮。

呼气分析可以潜在地揭示有关许多不同健康状况的有用信息,例如 癌症细菌感染,通过检测痕量不同分子的存在。

光学光谱学提供了用于发现感兴趣的挥发性有机化合物的多种仪器,尽管迄今为止平台在临床或家庭环境中使用时往往过于庞大和复杂。

日本的一个项目 东北大学 现在已经为一种特定的应用开发了一种可能的解决方案,并设计了一种紫外光谱平台,用于检测呼吸中的丙酮。该作品发表于 感测器.

Tohoku小组说,第一批测量呼气丙酮的仪器是围绕Nd:YAG激光源设计的,目的是利用266纳米紫外线对丙酮的吸收。但是它们是又大又笨重的平台。

更紧凑的多径气室和LED光源允许使用更小的仪器,尽管在所采用的UV波长范围内,丙酮的相对较小的吸收系数仍继续限制了灵敏度。

新的Tohoku项目旨在使用通常被认为处于真空-UV范围内的波长(大约195纳米),其中丙酮的吸收更大。但目标是设计一个不使用任何真空组件的平台,从而降低仪器的复杂性。

使用195 nm丙酮波长还可以在同一平台上同时检测异戊二烯,异戊二烯是一种被认为与胆固醇水平相关的烃。

该项目在其发表的论文中评论说:“据我们所知,这是首次成功检测到真空紫外中呼吸丙酮的吸收峰。” “这使得能够同时检测呼吸中的丙酮和异戊二烯。”

体内脂肪的代谢

新平台是围绕氘灯源和商用空心光纤的使用而设计的,有效地充当了长距离和小体积的气室。根据该项目,中空芯内表面的铝涂层是平台在整个实验时间内一致的传输性能的关键因素。

在使用过程中,使用了一种利用氧气和水以及丙酮的吸收光谱测量的回归分析方法来量化五名患者呼吸样品中丙酮的浓度。结果表明,健康的人类呼吸中的丙酮浓度约为0.8 ppm,偏差为0.074 ppm,精确度为0.026 ppm。

众所周知,呼吸中的丙酮水平与血液中的丙酮含量高度相关,而丙酮被认为是糖尿病的生物标志物,因此简单有效的传感器设备可能会立即对一个常见的健康问题产生影响。 。

东北大学生物医学工程学院研究生院的松浦雄二评论说:“由于糖尿病患者的呼吸中有高浓度的丙酮气体,因此本研究可能会导致糖尿病的非侵入性诊断方法。”

呼吸中的丙酮也被认为与人体脂肪流失的速率有关,因为它是脂肪分解过程的副产物,在脂肪分解过程中,脂肪在组织中分解。一项对运动志愿者的初步研究表明,该设备在训练结束后确实能够检测到丙酮水平升高,从而有可能通过类似的丙酮分析方法对人体代谢进行研究。

松浦说:“对丙酮气体浓度的精确测量使我们能够确定人体代谢脂肪的能力,并开发出有效燃烧脂肪的锻炼方法。”

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