Китайские учёные разработали систему для бескровного измерения уровня натрия в крови

Китайские исследователи совершили прорыв в области неинвазивной диагностики, разработав новую терагерцовую фотоакустическую систему. Эта технология позволяет измерять уровень натрия в крови без забора крови или использования маркеров.

Система успешно решает проблему помех от воды, которая долгое время препятствовала биомедицинскому применению терагерцовых технологий. Впервые стало возможным проводить долгосрочный мониторинг уровня натрия у живых мышей в реальном времени без инвазивных процедур. Первые испытания на людях-добровольцах также показали многообещающие результаты, подтверждая потенциал для клинического применения.

Исследование было проведено группой учёных из Тяньцзиньского университета под руководством профессора Тянь Чжэня, доцента Ли Цзяо и докторанта Яо Исиня. Результаты опубликованы в авторитетном научном журнале «Оптика».

Терагерцовое излучение (диапазон между микроволнами и инфракрасным излучением) считается перспективным инструментом для медицинской диагностики благодаря своей низкой энергии, безопасности для тканей и чувствительности к биологическим изменениям.

Однако сильное поглощение терагерцовых волн молекулами воды в биологических тканях создавало две основные проблемы: как устранить помехи от воды и как обеспечить проникновение через толстые слои тканей.

Точное измерение концентрации натрия в крови критически важно для диагностики и лечения обезвоживания, заболеваний почек и некоторых нервных/эндокринных расстройств. Для решения этих задач учёные создали гибридную систему, сочетающую фотоакустическое детектирование с терагерцовой спектроскопией.

Как объясняет профессор Тянь, ключевая идея системы основана на фотоакустическом эффекте: терагерцовые волны поглощаются ионами натрия в крови, вызывая их вибрацию и генерацию ультразвуковых сигналов, которые затем регистрируются высокочувствительным датчиком. Такой «оптический возбуждение - акустическое детектирование» позволяет избежать проблем с поглощением терагерцовых волн водой.

Эта технология уже успешно протестирована для долгосрочного мониторинга уровня натрия у живых мышей без использования маркеров. Предварительные испытания на людях подтвердили возможность клинического применения метода в будущем.

Интересный факт: Терагерцовые технологии также рассматриваются для применения в системах безопасности (например, в сканерах в аэропортах) и в системах беспроводной связи следующего поколения, так как они могут обеспечить более высокие скорости передачи данных по сравнению с современными Wi-Fi и 5G технологиями.