Можете да споделите тази статия под лиценза Attribution 4.0 International.

Учените са разработили сензор за дишане, който може да открие кога тялото изгаря мазнините.

Експертите съветват всеки, който иска да свали излишни килограми, да яде по-малко и да спортува повече. Единият начин е с тренировки за издръжливост, по време на които тялото изгаря не само въглехидрати като захар, но и мазнини.

казва
Използваният в изследването чип за измерване на ацетон. (Кредит: Andreas Güntner/ETH Zurich)

Биомаркерите в кръвта или урината например могат да покажат кога тялото започва да изгаря мазнините. Сега учените са разработили метод за изключително удобно наблюдение на липолизата в реално време чрез тестване на издишванията на човек по време на тренировка.

„Когато изгаря мазнините, тялото произвежда странични продукти, които попадат в кръвта“, обяснява Андреас Гюнтнер, постдок в групата на Sotiris Pratsinis от ETH Zurich.

„Това би позволило на спортисти и хора, които искат да отслабнат, да проверят сами кога телата им започват да изгарят мазнини ...“

В белодробните алвеоли тези молекули - особено летливите - влизат във въздуха, който човек издишва. Най-летливият от тези липидни метаболити е ацетонът. Гюнтнер и колегите му са разработили малък сензор за газ, който измерва присъствието на това вещество.

Сензорът е много по-чувствителен от предишните сензори: той може да открие една молекула ацетон в сто милиона молекули. Той също така измерва изключително ацетон, така че повече от 800 други известни летливи компонента в издишванията не влияят на измерването.

Уникални тела

В сътрудничество с белодробни специалисти изследователите тестваха функционирането на сензора при доброволци, докато те тренираха.

Тестваните са завършили сесия от половин час на велоергометър с две кратки почивки. Изследователите помолили тестваните да духат в тръба, която е била свързана към ацетоновия сензор на равни интервали.

Студент демонстрира експериментална настройка. (Кредит: Саймън Зог/ETH Цюрих)

„Успяхме да покажем как концентрацията на ацетон в издишванията варира значително от човек на човек“, казва Гюнтнер.

По-рано се смяташе, че спортистите започват да изгарят мазнини само след определен период на физическо натоварване и при достигане на определен сърдечен ритъм, но това мнение вече е остаряло. Измерванията на изследователите показват, че липолизата при някои тестови субекти всъщност е започнала едва към края на тренировката за час и половина. При останалите доброволци измерванията показват, че телата им са започнали да изгарят мазнини много по-рано.

Контролните измервания показаха, че новият метод на измерване корелира добре с концентрацията на биомаркер бета-хидроксибутират в кръвта на изследваните субекти. Този анализ на кръвта е един от стандартните методи за мониторинг на липолизата днес.

Произход на сензора

Сензорът, разработен от учените, използва чип, покрит с порест филм от специални полупроводникови наночастици. Частиците са волфрамов триоксид, който изследователите са имплантирали с единични атоми силиций.

Разработването на чипа започва преди седем години, когато Працинис и колегите му откриват, че наночастиците от волфрамов триоксид взаимодействат с ацетон, ако атомите на наночастиците са подредени в определена кристална структура. Взаимодействието намалява електрическото съпротивление на чипа, покрит с наночастиците, и това явление след това може да бъде измерено.

Упражнението освобождава този хормон, изгарящ мазнините

Първоначално изследователите са планирали да използват чипа за диагностика на диабет, тъй като издишаният дъх на пациенти с нелекуван диабет тип 1 съдържа високи концентрации на ацетон. Оттогава обаче учените показват, че сензорът всъщност е достатъчно чувствителен, за да открие много ниските концентрации на ацетон в издишванията на човек по време на тренировка.

Чипът, използван в това проучване, е с размер на монета от 1 цент в евро, но изследователите работят за усъвършенстване на технологията за измерване, така че да бъде възможно с много по-малки чипове. Целта е да предложите чипа в устройство с управляем размер.

„Това ще позволи на спортистите и хората, които искат да отслабнат, да проверят сами кога телата им започват да изгарят мазнини, за да могат да оптимизират тренировъчния си режим“, казва Гюнтнер.

Ниска цена, малък размер

Силно чувствителни измервания на ацетон вече бяха възможни с други инструменти, например масспектрометри, които са големи лабораторни устройства, които струват няколкостотин хиляди швейцарски франка. Изследователите използват тези инструменти в настоящото проучване, за да проверят своите измервания. Преносими тестове за дишане с ацетон също вече съществуват, но те могат да се използват само веднъж и да отнемат няколко минути, преди да покажат резултатите.

„Нашата технология има най-голямото предимство, че е евтина, управляема и същевременно силно чувствителна - освен това може да извършва измервания в реално време“, казва Гюнтнер. „Това го прави подходящ за ежедневна употреба, докато тренирате във фитнес център или за хора на диета.“

Този ензим контролира телесните мазнини, но не можем просто да ги изтрием

Сега учените планират да продължат да разработват своя метод за измерване, за да могат в крайна сметка да го пуснат на пазара. Те вече имат прототип на инструмента.

Учените работят и върху разработването на газови сензори за други медицински значими молекули при издишвания, включително амоняк за тестване на бъбречната функция, изопрен за тестване на метаболизма на холестерола и различни алдехиди за ранно откриване на рак на белия дроб.

Изследователите отчитат работата си в списанието „Аналитична химия“.