【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化物所儀器分析化學(xué)研究室質(zhì)譜與快速檢測(cè)研究中心(102組群)花磊和李海洋研究員團(tuán)隊(duì)基于大連化物所自主研發(fā)的光電離離子遷移譜技術(shù)，結(jié)合研制的微型半導(dǎo)體制冷在線脫水裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)呼出氣中丙酮?dú)怏w的高靈敏和高選擇性的實(shí)時(shí)快速檢測(cè)，為呼氣分析在臨床診斷、代謝監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域提供了一種實(shí)時(shí)可靠的新儀器、新方法。
 

　　呼出氣中包含著與人體疾病和生理過(guò)程相關(guān)的大量生物代謝標(biāo)志物。光電離離子遷移譜技術(shù)因其具有靈敏、快速、便攜、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)，是呼出氣現(xiàn)場(chǎng)分析的強(qiáng)有力工具。花磊和李海洋團(tuán)隊(duì)前期基于光電離遷移譜技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了呼出氣中麻醉藥品(Anal. Chem.，2018；Anal. Chim. Acta.，2018)和氨(J. Pharm. Anal.，2023)的在線檢測(cè)，并在與多家醫(yī)院進(jìn)行了臨床應(yīng)用研究。
 

　　呼氣中丙酮的濃度可反映包含糖尿病在內(nèi)的代謝疾病。然而，對(duì)于丙酮這類(lèi)通過(guò)單光子電離的待測(cè)物，呼出氣中的水分子會(huì)對(duì)光進(jìn)行強(qiáng)吸收，從而極大的降低光電離的靈敏度。通過(guò)建立理論模型和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在呼出氣的飽和相對(duì)濕度下，濃度高達(dá)1ppm的丙酮也無(wú)法被光電離離子遷移譜有效檢測(cè)。
 

　　本工作中，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的脫水方法，通過(guò)低溫石英腔對(duì)呼出氣中水分子在線捕獲，成功將樣品中的相對(duì)濕度從大于90%降低至1%以下，使信號(hào)強(qiáng)度提升了85倍，實(shí)現(xiàn)了低至0.02ppm的檢出限、高達(dá)2ppm的線性響應(yīng)范圍和短于1分鐘的分析過(guò)程。團(tuán)隊(duì)利用該方法測(cè)量了健康志愿者在葡萄糖耐量試驗(yàn)(OGTT)期間的呼氣丙酮濃度的動(dòng)態(tài)變化，驗(yàn)證了該技術(shù)在疾病診斷、代謝監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用潛力。
 

　　相關(guān)研究以“Photoionization ion mobility analyzer for on-site measurement of exhaled acetone by coupling miniature thermoelectric cooling dehydration”為題，于近日發(fā)表在《傳感器和執(zhí)行器B：化學(xué)》(Sensors and Actuators B: Chemical)上。該工作的第一作者是我所博士研究生張之昊。該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)等項(xiàng)目的支持。(文/圖 李杭、張之昊)