【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化物所儀器分析化學研究室質(zhì)譜與快速檢測研究中心(102組群)花磊和李海洋研究員團隊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)合研制的微型半導體制冷在線脫水裝置，實現(xiàn)了對呼出氣中丙酮氣體的高靈敏和高選擇性的實時快速檢測，為呼氣分析在臨床診斷、代謝監(jiān)測等領(lǐng)域提供了一種實時可靠的新儀器、新方法。
 

　　呼出氣中包含著與人體疾病和生理過程相關(guān)的大量生物代謝標志物。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，是呼出氣現(xiàn)場分析的強有力工具?；ɡ诤屠詈Ｑ髨F隊前期基于光電離遷移譜技術(shù)，已經(jīng)實現(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，并在與多家醫(yī)院進行了臨床應用研究。
 

　　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，對于丙酮這類通過單光子電離的待測物，呼出氣中的水分子會對光進行強吸收，從而極大的降低光電離的靈敏度。通過建立理論模型和實驗驗證，在呼出氣的飽和相對濕度下，濃度高達1ppm的丙酮也無法被光電離離子遷移譜有效檢測。
 

　　本工作中，團隊開發(fā)了基于半導體制冷技術(shù)的脫水方法，通過低溫石英腔對呼出氣中水分子在線捕獲，成功將樣品中的相對濕度從大于90%降低至1%以下，使信號強度提升了85倍，實現(xiàn)了低至0.02ppm的檢出限、高達2ppm的線性響應范圍和短于1分鐘的分析過程。團隊利用該方法測量了健康志愿者在葡萄糖耐量試驗(OGTT)期間的呼氣丙酮濃度的動態(tài)變化，驗證了該技術(shù)在疾病診斷、代謝監(jiān)測方面的應用潛力。
 

　　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》(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。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院青促會等項目的支持。(文/圖 李杭、張之昊)