By this author

Evaluation of a Possibility of the Application of “Electronic Nose” to Monitoring Deviations in the Functional Obesity of Children in Hospital Conditions: Observations of Changes during Treatment

Issue number 3 from 01.03.2023

Настоящая работа является продолжением исследования по применению химических газовых сенсоров и портативного ”электронного носа” для диагностики ожирения и сопутствующих патологий у детей в условиях стационара. С помощью портативного прибора Bio-8 измерено 330 летучих профилей соединений кожи в области предплечья натощак в разном состоянии детей с различными заболеваниями в период прохождения стационарного обследований и лечения в эндокринологическом отделении. Мониторинг изменений профиля летучих соединений кожи в период пребывания в стационаре детей с ожирением позволил выделить приоритетные нарушения метаболизма при множественных патологических нарушениях и диагнозах по характерному набору химических биомеркеров процессов, надежно детектируемых в выделениях кожи на правом предплечье. Многопараметрические данные “электронного носа” обработаны методом главных компонент для оценки ранжирования результатов на группы “Норма” и “Ожирение с группой риска по развитию сахарного диабета (СД) 2 типа”. По высокоинформативным параметрам массива сенсоров оценены изменения химического состава газового профиля кожи на правом предплечье за период пребывания пациентов в стационаре и эффективность стандартных подходов в каждом конкретном случае, и тем самым повышена персонализация лечения. Предложены расчетные простые параметры и способ оценки нарушений липидного, углеводного обмена по сигналам восьми сенсоров над кожей при измерении в течение 200 с без отбора пробы. Чувствительность способа мониторинга изменений в метаболоме в условиях стационара составляет не менее 80%. Специфичность к нарушениям липидного обмена – 100%, СД 1 типа – 100%, при смешанных патологиях варьируется от 70 до 85%.

64 0

Using Highly Sensitive Piezo Sensors in an Open System for the Diagnostic Analysis of Skin Volatile Substances

Issue number 8 from 01.08.2023

Рассмотрен единичный сенсор с пьезокварцевым трансдьюсером как площадка для имитации “электронного носа”, повторяющий функцию массива сенсоров. Поставлена аналитическая задача покомпонентного обнаружения летучих органических соединений на уровне диагностически значимых концентраций в биопробах без отбора смесей и какой-либо подготовки к измерениям. Обоснована принципиальная возможность применения единичного сенсора для раздельного детектирования (распознавания) паров органических соединений и разных функциональных состояний организма при кратковременном контакте с наиболее представительной и непрерывно функционирующей биопробой – кожей (60–80 с). Определяющую роль в решении такой задачи играет применение в качестве модификатора электродов пьезокварцевых резонаторов объемных акустических волн фазы наногидроксиапатита массой 2–4 мкг. Предложены новые расчетные кинетические параметры сорбции, которые позволяют с высокой надежностью распознать в смеси биомаркеры многих заболеваний, в том числе спирты С₃–С₅, кетоны, амины линейного и циклического строения, кислоты, альдегиды и др. Сенсор с гидроксиапатитом позволяет отследить наличие молекул, соответствующих патологическим изменениям в работе многих органов и систем, сбоям в функционировании нервной и сердечно-сосудистой систем, оценить реакцию и компенсацию на стресс, голод, усталость. Сенсор перспективен для применения в качестве простой диагностической и мониторирующей тест-системы для point-of-care диагностики взрослых и детей.

44 0

Comparison of methods for rapid assessment of selectivity and efficiency of the analytical signal of fluorescent phases of different natures

Issue number 7 from 15.07.2024

Рассмотрены результаты оценки сорбционных и флуоресцентных свойств соединений класса азолотриазинов и фаз на основе квантовых точек сульфида кадмия в парах легколетучих органических соединений (биомаркеры состояния живых систем). Сорбционные свойства фаз на основе органических красителей и капсулированных полупроводников по отношению к парам спиртов, кетонов, аминов, кислот, аммиака, альдегидов изучены прямым высокочувствительным пьезокварцевым микровзвешиванием. Спектральные свойства и изменение их в парах аналитов изучены различными методами спектроскопии (абсорбционная, фотолюминесценция). Сопоставлены результаты исследований и возможность оптимизации этой стадии. Предложено оценивать согласованность методов по прогнозированию изменений флуоресцентных свойств в тест-системах для летучих органических соединений по коэффициенту конкордации Кендалла W. Установлено, что наибольший коэффициент согласованности оценки (W = 0.89) имеют методы спектрофлуориметрии и прямого микровзвешивания паров при сорбции на фазах – потенциальных наполнителях тест-систем. Корреляция результатов, полученных разными методами флуоресценции (визуальные планшетные тест-системы и флуориметрия фаз на бумажных подложках), составляет 0.80, что подтверждает высокую степень согласованности оценок с их помощью степени взаимодействия аналитов и органических, комбинированных флуорохромов. Установлено, что методы, близкие по природе возникновения аналитического отклика, согласованы не лучше, чем с методом прямого микровзвешивания паров на микрофазах флуориметрических реагентов разной природы (квантовые точки CdS/хитозан, органические соединения класса азолотриазинов, смешанных фаз). Это, в свою очередь, позволяет выбирать на стадии рутинных экспериментов более простые, доступные и экспрессные методы и средства анализа.

51 0

Fluorescent azolotriazines-based test systems based for the diagnosis of endometritis in cows on site conditions

Issue number 9 from 15.09.2024

Рассмотрены результаты эксперимента по тестированию возможности применения растворов 6-оксо-2-фенилимидазо[1,2-b]пиридо[4,3-е][1,2,4]триазин-7(6Н)-ил)уксусной кислоты на планшетах и целлюлозных носителях для регистрации избыточного, относительно биологически нормального, содержания летучих органических соединений, которые сопровождают воспаления эндометрия. Флуоресцентные свойства красителя изучены с использованием гинекологической слизи коров, отобранной в разные периоды (до, после родов) и носовой слизи новорожденных телят. Отклик тест-систем сопоставлен с клинически установленными диагнозами коров, результатами микробиологических исследований. Проведена оценка ложноположительных (не более 11%) и ложноотрицательных (2%) срабатываний, других характеристик (специфичность, правильность, прецизионность) тест-систем на основе 6-оксо-2-фенилимидазо[1,2-b]пиридо[4,3-е][1,2,4]триазин-7(6Н)-ил)уксусной кислоты. Рассмотрена возможность применения данного флуорофора для экспрессной диагностики воспаления эндометрита у коров в режиме “на месте”.

48 0

Use of chemical sensors in technological control of the formation of the flavor of chocolate glaze

Issue number 11 from 15.11.2024

Показана возможность контроля динамики формирования аромата шоколадной глазури при коншировании с применением системы искусственного обоняния на основе “электронного носа” с модифицированными полимерами газовыми пьезосенсорами. Образцы отбирали на реальном производстве и осуществляли их обязательный контроль по стандартным свойствам по ходу технологического процесса конширования шоколадной глазури. Оцифровку и объективный контроль процесса развития и созревания аромата шоколадной глазури проводили по матрице данных (регистрируемым и расчетным сигналам) массива пьезосенсоров. Предварительно оптимизирован массив сенсоров, отклики которых коррелируют с отдельными физико-химическими показателями качества полуфабрикатов и готовых изделий. Проведена корреляция результатов сенсорометрического анализа и физико-химических показателей качества кондитерской глазури. Выбраны информативные сенсоры, отклики которых позволяют выполнять экспресс-оценку стандартных характеристик – влажности (по сигналу сенсора на основе краун-эфира со степенью корреляции Пирсона R = 0.91), кислотности (по сигналам сенсора на основе Твин-40 со степенью корреляции Пирсона R = 0.90–0.91). Наиболее ценную информацию дает контроль уменьшения содержания нелетучих соединений – общего содержания сахаров при коншировании по сигналам сенсора на основе Тритона Х-100 (со степенью корреляции Пирсона R = 0.89). В качестве критерия воспроизводимости качественного и количественного состава предложена новая цифровая характеристика аромата – набор параметров бинарной чувствительности сенсоров “электронного носа”, а также разработан новый способ хемометрической обработки наборов данных для объектов анализа. Показана возможность внедрения в производство “электронного носа” для технологического контроля соблюдения и оптимизации рецептур, процесса конширования шоколадной глазури по физико-химическим показателям и цифровой характеристики наиболее нестабильного свойства – аромата, объективной и воспроизводимой оценки качества кондитерских изделий.

50 0

DEVELOPMENT OF AN ALGORITHM FOR PROCESSING “ELECTRONIC NOSE” DATA ON PIEZOSENSORS WHEN ANALYZING BLOOD SAMPLES WITHOUT SAMPLE PREPARATION: A PILOT STUDY

Issue number 5 from 15.05.2025

Представлены первые результаты анализа крови пациентов отделений разного профиля без пробоподготовки с применением портативного “электронного носа” на пьезосенсорах. В течение полугода на базе клинической лаборатории областной больницы параллельно проводились анализы крови пациентов традиционными методами и сенсорным. Рассмотрено влияние условий (температура помещения, кратность повтора, природа модификаторов электродов пьезосенсоров) на повторяемость сигналов массива сенсоров. Предложены эффективные подходы и алгоритмы обработки многомерных данных массива пьезосенсоров при детектировании профиля летучих соединений (ЛОС) крови малого объема (не более 0.5 мл). В качестве внутреннего стандарта при анализе проб крови без пробоподготовки в условиях лаборатории эффективно применение проб дистиллированной воды второго типа. Проанализированы образцы проб крови от 250 пациентов. Установлено, что набором пьезосенсоров надежно выделяются пробы при ярко выраженных патологиях воспаления, онкологии, серьезных проблемах в работе почек, высочайшем уровне стресса (операция; ДТП с травмами, несовместимыми с жизнью; ожоги). Другие патологии также фиксируются с помощью предложенного параметра, но его величина зависит от индивидуального состояния пациента, наличия сопутствующих заболеваний, достижения компенсации, степени выраженности негативных процессов при поступлении (например, сахарный диабет второго типа). Отличие профилей ЛОС для проб с разными значимыми патологиями с покомпонентным анализом - предмет следующего сообщения. Оптимизирован способ детектирования летучих соединений крови (режим измерения, кратность повтора) и предложены простые эффективные алгоритмы обработки массива данных сенсоров.

50 0