Los científicos de JILA han aumentado mil veces la sensibilidad de su alcoholímetro de peine de frecuencia de hace una década y pueden detectar biomarcadores adicionales de enfermedades, cuatro ahora, con potencial para seis más. Cuando se valida y se convierte en un diseño portátil, el sistema de peine podría ofrecer tiempo real, Análisis no invasivo del aliento humano para detectar y monitorear enfermedades. JILA es operado conjuntamente por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad de Colorado Boulder.

El sistema JILA "detecta las huellas dactilares" de los productos químicos midiendo los colores y las cantidades de luz absorbida cuando un peine de frecuencia láser pasa de un lado a otro a través de muestras de aliento cargadas en un tubo de vidrio reflejado. Las actualizaciones recientes incluyen un cambio en el espectro de luz analizado desde el infrarrojo cercano a la banda del infrarrojo medio, donde más moléculas absorben la luz, y avances en recubrimientos ópticos y varias otras tecnologías para lograr una sensibilidad de detección hasta el nivel de partes por billón.

Como se describe en Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, Los becarios de NIST / JILA Jun Ye y David Nesbitt detectaron y monitorearon cuatro biomarcadores:metanol (CH ₃ OH), metano (CH ₄ ), agua (H ₂ O) y una forma de agua pesada (HDO), en el aliento de un voluntario. Estos son indicadores de condiciones de salud como, en el caso del metano, problemas intestinales.

Los investigadores dicen que es factible utilizar el mismo aparato para detectar seis sustancias químicas más:formaldehído, etano, sulfuro de carbonilo, etileno, disulfuro de carbono y amoniaco. Además, extender los láseres de peine más hacia el infrarrojo debería expandir en gran medida la capacidad de detección y permitir la identificación de muchos cientos de trazas de sustancias químicas del aliento.

Los investigadores de JILA demostraron un prototipo de alcoholímetro de peine en 2008, pero no lo desarrollaron más en ese momento. Ahora se han reenfocado en eso, impulsado por la posibilidad de eventualmente realizar pruebas para COVID-19.

"Somos bastante optimistas y estamos comprometidos a llevar esta tecnología a aplicaciones médicas reales, "Vosotros dijiste.

La técnica analítica más utilizada en la investigación de la respiración es la cromatografía de gases combinada con espectrometría de masas. que puede detectar cientos de moléculas exhaladas pero funciona lentamente, requiriendo decenas de minutos. La mayoría de las pruebas ópticas de aliento aprobadas por la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. Detectan solo una sustancia química. JILA es la única institución que ha publicado investigaciones sobre alcoholímetros de peine, Vosotros dijiste.

El análisis de la respiración es la principal aplicación médica de los peines de frecuencia. Los peines ofrecen una combinación de amplia cobertura espectral, alta resolución y alta sensibilidad, potencialmente detectando decenas de productos químicos simultáneamente. Entre otras ventajas, el sistema de peine no requeriría reactivos químicos ni instalaciones de laboratorio complejas.

Ye y Nesbitt ahora están trabajando con otros investigadores del NIST para diseñar una versión compacta del alcoholímetro. El tubo mide solo 55 centímetros (21,7 pulgadas) de largo, pero el peine láser está hecho a medida y es algo voluminoso.