Neuer Atemluftsensor zur Diagnose von Mukoviszidose

Ein großes Problem bei der Detektion der für CF charakteristischen Substanz Acetonitril in der Atemluft ist, dass die Konzentration mit 10 ppb (10 Partikeln pro Milliarde) sehr niedrig ist. Außerdem beeinflussen andere Elemente in der Luft die Empfindlichkeit von LAS, etwa Wasserdampf und Kohlendioxid.

Dank wissenschaftlicher Fortschritte können Komponenten in der Luft inzwischen mit immer empfindlicheren und selektiveren Analysetechniken genau bestimmt werden. So entwickelte das EU-finanzierte Projekt MEDIXHALE (Medical diagnostics based on exhaled-air analysis with laser absorption spectroscopy) nun einen LAS-Sensor für Acetonitril.

Dabei konnten problematische Interferenzen vermieden werden, indem an einem kleinen Spektralbereich von Acetonitril und anderen Luftbestandteilen das Infrarot-Absorptionsspektrum ermittelt wurde. Zudem wurde die Absorptionslänge erhöht, um messbare Signale zu erhalten. Auf dieser Basis wurde ein Resonator-überhöhtes Absorptionsspektrometer entwickelt und charakterisiert, dessen optischer Resonator eine effektive Weglänge von 7,3 km hat. Damit schafft das System bis zu vier Messungen täglich.

Um Empfindlichkeit und Genauigkeit der Acetonitrildetektion zu verbessern, erfolgte die Anreicherung mit einem Kohlenstoffmolekularsieb für die Acetonitrilabsorption, was die Nachweisgrenze von 114 auf etwa 4 ppb senkte. Bestätigt wurden die Ergebnisse durch Atemproben gesunder Erwachsener.

MEDIXHALE demonstrierte, dass die quantitative Bestimmung von Acetonitril in der menschlichen Atemluft machbar ist, doch vor Beginn der klinischen Phase sollen nun Genauigkeit und Durchsatz des Systems verbessert werden. Wird das System für die nichtinvasive CF-Erkennung bestätigt, kann die Behandlung und Überwachung von CF-Patienten enorme Fortschritte machen.