Новая разработка появилась благодаря совместным усилиям педагогического университета Чжэцзян (Китай) и Университета Умео (Швеция), о чем они сообщили в журнале «Прикладная оптика».

Причина, по которой продукты маркируются сроком хранения «годен до» — чтобы избежать отравления из-за порчи бактериями и другими микроорганизмами.

Однако такая мера предосторожности означает, что пища зачастую имеет неоправданно короткий срок годности. Лучшее понимание процесса роста микроорганизмов и методы его обнаружения помогут уменьшить количество утилизированных продуктов и сократить количество людей с пищевым отравлением.

Точно так же, но в медицине, новый способ сэкономит время врачей и уменьшит количество списанных медицинских ресурсов, например крови. При переливании крови, в которой развились микроорганизмы, есть риск заражения пациентов со смертельным исходом.

Рост микроорганизмов обусловлен многими факторами, поэтому трудно предсказать, насколько они размножились внутри запечатанной упаковки пищевых продуктов или крови.

Ученые сосредоточились на том, что бактерии при размножении выпускают газы, в частности, диоксид углерода. Один из исследователей, Цзе Чжао, говорит:

По оценке уровня двуокиси углерода в пределах замкнутого пространства — бутылки или упаковки — можно сказать о росте микробов.

Для измерения состава газа разработчики воспользовались оптической спектрометрией, которая является очень чувствительным и быстрым методом. Причем измерение возможно проводить через стекло, прозрачную упаковочную пленку или пластик.

Перестраиваемый диодный лазер (TDLAS)

Наилучшим вариантом оптической спектрометрией оказался «перестраиваемый диодный лазер» (TDLAS), так как он сочетает в себе простоту и низкую стоимость. Принцип действия разработанного устройства основан на поглощении различными газами волн с определенной длиной. Новый прибор состоит из источника света — перестраиваемого лазерного диода, оптической части, формирующей луч, а также приемной оптики с одним или несколькими детекторами.

Пропуская такой луч лазера через образцы, ученые проверяли метод на двух типах бактерий: золотистом стафилококке и Candida Albicans. Полученные результаты были впечатляющими: высокое соотношение сигнал-шум, указывает на высокий уровень точности прибора.

Новая система сможет определять как инфекционные заболевания, так и неинфекционные (диабет и рак) в выдыхаемом человеком воздухе.

Ученые из Университета Аделаиды в Австралии верят в потенциал разработанного оптического аналога носа собаки оперативно диагностировать болезни без проникновения (неинвазивно), причем сразу на месте.

Такая система заточена анализировать молекулярный состав газа с помощью специального лазерного спектрометра.

Оптическая спектроскопия основана на измерении спектров поглощения света различными молекулами, что придает ей точность и скорость. К этому перспективному подходу в анализе дыхания подключается все больше ученых.

Выдыхаемые человеком воздух содержит продукты метаболизма клеток организма. В случае болезни нормальный метаболизм нарушается, и состав выдоха изменяется. Это можно использовать в диагностике таких заболеваний, как рак легких и пищевода, астмы и диабета даже до появления симптомов.

Теперь у нас есть надежная система обнаружения присутствие и определения концентрации молекул в образце. Следующим шагом является разработка методов интерпретации данных о концентрации веществ, которые по естественным причинам у разных людей отличаются.

Лазерная система диагностики заболеваний имеет ряд преимуществ перед традиционными методами: почти мгновенное получение результатов, высокая чувствительность и способность работать с целым диапазоном молекул, что делает ее привлекательной для широкомасштабного скрининга здоровья.

Ученые надеются надеются доработать прототип в течение 2-3 лет, и выпустить коммерческий продукт в течение 3-5 лет.