Os pesquisadores desenvolveram um sistema extremamente sensível, ainda método óptico simples para detectar formaldeído na respiração de uma pessoa. Como o formaldeído está sendo estudado como um potencial biomarcador para câncer de pulmão e mama, o novo método pode um dia levar a uma maneira rápida e barata de fazer o rastreamento do câncer.

"Medir biomarcadores na respiração exalada não é invasivo, indolor e rápido e pode ser usado para rastrear o câncer, mesmo nos estágios iniciais da doença, o que é crucial para o sucesso do tratamento, "disse o líder da equipe de pesquisa Mateusz Winkowski da Universidade de Varsóvia, na Polônia." O método óptico que desenvolvemos pode tornar este tipo de medição mais prático e barato. "

No jornal The Optical Society (OSA) Biomedical Optics Express , Winkowski e Tadeusz Stacewicz mostram que seu novo método de sensoriamento óptico baseado em espectroscopia multipass pode detectar a presença de 1 molécula de formaldeído em um milhão de partículas de ar, ou 1 parte por milhão, mesmo na presença de gases que podem interferir nas medições ópticas.

"Nosso sonho é um dia construir um aparelho de mesa que seja barato e possa ser usado para rastreamento de câncer em qualquer consultório médico, "disse Winkowski." Durante um exame médico básico, o paciente pode soprar no dispositivo, e dentro de um minuto o médico saberia se o paciente poderia precisar de exames convencionais adicionais. "

Aumentando a sensibilidade

A espectroscopia pode ser usada para identificar a composição química de uma substância medindo a cor da luz absorvida ou emitida por uma amostra. Uma abordagem de espectroscopia conhecida como multipass é útil para detectar baixas concentrações de moléculas de gás porque aumenta a extensão em que a luz interage com a amostra. Esta configuração usa uma célula experimental com um espelho em cada extremidade. Um laser introduzido através de um pequeno orifício em um espelho, em seguida, salta para frente e para trás na célula, a criação de interações tem dezenas ou centenas de vezes o comprimento da célula.

Ao tentar detectar concentrações extremamente baixas, o ruído pode ser um problema com a espectroscopia multipass. Isso ocorre porque os múltiplos feixes de laser criam um tipo de interferência óptica chamada interferência de franja que diminui a sensibilidade e torna impossível determinar com precisão a concentração do biomarcador. Para reduzir essa interferência óptica, os pesquisadores desenvolveram um método chamado têmpera óptica de franja.

Para a nova técnica de têmpera de franja óptica, os pesquisadores mudam ligeiramente, ou modular, a emissão do laser em uma faixa de comprimentos de onda e, em seguida, calcula a média da luz emitida pela amostra nesses comprimentos de onda. Isso ajuda a eliminar a interferência óptica o suficiente para permitir a detecção de formaldeído. Os pesquisadores também selecionaram uma faixa espectral e pressão de amostra que ajudaram a reduzir a interferência de outros constituintes encontrados em amostras de respiração.

Sensor óptico de formaldeído

Os pesquisadores testaram sua nova abordagem usando misturas artificiais calibradas de formaldeído no ar. Seus resultados mostraram que a abordagem foi mais do que suficiente para detectar formaldeído na respiração em níveis que podem indicar a presença de doença.

"Nossa técnica de têmpera de franja óptica pode ser usada para melhorar qualquer sistema óptico que use uma célula multipass, "disse Winkowski." Também pode ser útil para medir o gás formaldeído emitido por materiais domésticos ou fontes industriais para entender melhor seus efeitos na saúde humana.

Próximo, os pesquisadores planejam testar a capacidade de sua abordagem de análise para medir o gás etano na respiração. Os resultados do estudo sugeriram que o etano também pode ser usado como um biomarcador para câncer e outras doenças.