Een simpele ademtest zou binnenkort mogelijk voldoende kunnen zijn om diabetes of prediabetes te detecteren. Onderzoekers van Penn State University hebben een innovatieve sensor ontwikkeld die het acetongehalte in uitgeademde lucht meet. Dit is een belangrijke biomarker voor verstoringen in de vetstofwisseling, zoals bij diabetes. De technologie maakt snelle, niet-invasieve en betaalbare screening mogelijk, dicht bij de patiënt.
De nieuwe ademtest biedt een laagdrempelig alternatief voor bestaande diagnostische methoden, die vaak afhankelijk zijn van bloedonderzoek of laboratoriumtests. Dat maakt vroege opsporing van (pre)diabetes niet alleen toegankelijker, maar ook efficiënter inzetbaar binnen populatieonderzoek en zelfmonitoring.
Laser geïnduceerd grafeen
De sensor werd ontwikkeld door een team onder leiding van professor Huanyu “Larry” Cheng en werkt op basis van laser geïnduceerd grafeen, een uiterst poreus materiaal dat ideaal is voor het opvangen van gasmoleculen. Om de gevoeligheid en selectiviteit te verhogen, werd het grafeen gecombineerd met zinkoxide.
Deze combinatie maakt het mogelijk om aceton te detecteren, zelfs in de vochtige omgeving van menselijke adem, zonder verstoring door watermoleculen. Een extra membraanlaag zorgt ervoor dat alleen relevante gassen, zoals aceton, worden doorgelaten. “Onze aanpak maakt het mogelijk om binnen enkele minuten een betrouwbare meting te doen, zonder ingewikkelde procedures of labanalyse,” aldus Cheng.
Hogere aceton concentratie
Aceton is een natuurlijk bijproduct van vetverbranding. Bij mensen met diabetes is de concentratie vaak verhoogd. Een ademtest waarbij het acetongehalte boven een drempel van 1,8 ppm ligt, kan dus duiden op de aanwezigheid van diabetes.
De sensor vereist momenteel nog dat gebruikers in een afgesloten zak ademen om externe invloeden te beperken. De volgende stap is het integreren van de sensor in draagbare toepassingen, zoals maskers of wearables, waarmee continue monitoring van de adem mogelijk wordt. Daarmee komt gepersonaliseerde metabole monitoring binnen handbereik. “Als we beter begrijpen hoe acetonwaarden in de adem variëren onder invloed van voeding en beweging, kunnen we gezondheidsadvies nog beter afstemmen op het individu,” zegt Cheng.
De resultaten zijn gepubliceerd in het Chemical Engineering Journal. Verdere validatie en productontwikkeling zijn nodig voordat de technologie breed klinisch inzetbaar is, maar de potentie voor preventie en vroegdiagnostiek is groot.
Sensortechnologie
Het inzetten van sensortechnologie is een ontwikkeling waar op meerdere vlakken aan gewekt worden. Zo ontwikkelden onderzoeksteams van UC San Diego onlangs een innovatief draagbaar polsbandje dat gelijktijdig en continu zowel de bloedsuikerspiegel als de hartgezondheid kan monitoren.
Het slimme bandje maakt gebruik van een flexibele, verwisselbare micronaald-array die pijnloos monsters van interstitiële vloeistof neemt om realtime glucose-, lactaat- en alcoholniveaus te meten. Daarnaast bevat het ultrasone sensoren voor bloeddruk en arteriële stijfheid en ECG-elektroden voor hartslagmeting. Hierdoor ontstaat een compleet beeld van zowel de metabole als cardiovasculaire gezondheid, wat conventionele glucosemeters niet bieden.
Diabetes diagnose met AI
Bij de diagnose van diabetes type 2 kan ook AI een belangrijke rol spelen. Zo schreven wij eerder dit jaar over een AI-algoritme dat op basis van gegevens uit continue glucosemeters verschillende subtypes van type 2 diabetes kan herkennen. Met het algoritme kunnen subtypes zoals insulineresistentie en bètaceltekort worden onderscheiden, die ieder om andere behandelingen vragen.
In een studie met 54 deelnemers (waaronder mensen met prediabetes) kon het algoritme in 90 procent van de gevallen nauwkeurig het subtype voorspellen op basis van glucosepatronen. Dit biedt nieuwe kansen voor gepersonaliseerde preventie en behandeling, aangezien traditionele tests minder nauwkeurig zijn en meestal alleen via een kliniek beschikbaar zijn.
