Wenn diese Technologie erfolgreich ist, könnte sie zu einem bahnbrechenden Instrument werden, das Menschen dabei hilft, Umweltverschmutzung und Krebs frühzeitig zu erkennen. Damit könnte eine Ära eingeleitet werden, in der Maschinen wie Menschen „riechen“ können.

In europäischen Laboren entwickeln Wissenschaftler im Stillen die „Nase der Zukunft“ – ein Gerät, das Molekülgemische, Giftstoffe in der Luft und sogar Krankheitsanzeichen im menschlichen Körper erkennen kann. Ihr Ziel ist es, frühzeitig vor Gesundheitsrisiken zu warnen und Menschen zu helfen, rechtzeitig zu reagieren.

Entgegen der landläufigen Meinung sieht die elektronische Nase überhaupt nicht wie eine Nase aus. Der von Jérôme Schruyers, Wirtschaftsingenieur an der Universität Mons (UMONS, Belgien), vorgestellte Prototyp ist lediglich eine kleine Box voller Komponenten und Gassensoren. „Diese Sensoren müssen trainiert werden. Sie müssen lernen, Gerüche zu erkennen, so wie ein Kind lernt, Aromen zu unterscheiden“, sagte er.

Im Labor setzte Schruyers das Gerät verschiedenen Gerüchen aus: frisch geröstetem Kaffee, stark riechendem Käse und Lachs. Auf dem Bildschirm erschienen Kurven, die die genaue Reaktion des Sensors anzeigten. Die Ergebnisse boten potenzielle Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, doch was ihn mehr interessierte, war die Fähigkeit des Sensors, Luftschadstoffe zu erkennen, die heimlich die menschliche Gesundheit bedrohen.

Einige Zeit später führten Herr Schruyers und seine Kollegen in einem Hotel in Bahnhofsnähe einen Feldversuch durch. Sie versprühten Parfüm, Nagellack und Deodorant im Badezimmer und beobachteten die Reaktion des Sensors. Innerhalb weniger Sekunden blinkte ein rotes Licht auf dem Bildschirm auf – ein Hinweis darauf, dass das Deodorantgas erkannt worden war.

Jérômes Ziel ist es, eine Nase zu entwickeln, die empfindlich genug ist, um nicht nur Gerüche und Gase, sondern auch Allergene und Schimmel zu erkennen. „Diese Technologie kann überall dort eingesetzt werden, wo es Verschmutzungsquellen gibt: in Hotels, Büros, Krankenhäusern, Schulen und Wohnungen“, sagte er. Ziel ist es, nicht nur zu erkennen, sondern auch zu beheben, beispielsweise durch die automatische Anpassung der Belüftung in einem Gebäude auf Grundlage präziser Sensordaten.

Wissenschaftler wollen jedoch noch einen Schritt weiter gehen und elektronische Nasen in die Lage versetzen, Anzeichen von Krebs zu erkennen. Dies ist das Ziel des internationalen Projekts Alcove, das vom europäischen Interreg-Fonds gefördert wird und Wissenschaftler und Ärzte aus Belgien und Frankreich zusammenbringt. Sie hoffen, in den nächsten Jahren ein bahnbrechendes Gerät zur Erkennung von Krankheiten entwickeln zu können, das auf der Technologie elektronischer Nasen mit hochempfindlichen Sensoren basiert.

Das Gerät befindet sich noch in der Patentanmeldungsphase, daher hat das Team nur wenige Details preisgegeben: eine Atemmaske, Luftschläuche, eine mit einem Computer verbundene Elektronikbox und hochempfindliche Sensoren, ein Gebiet, auf dem sich die Wissenschaftler der Universität Mons bestens auskennen.

An der Universität Mons und ihrem Innovationszentrum Materia Nova arbeite man seit 20 Jahren an Sensoren, erklärte Dr. Driss Lahem. „UMONS stellt die aktiven Materialien her, und Materia Nova beschichtet sie mit dünnen Schichten, um Mikrosensoren herzustellen. Wir testen sie, indem wir sie mit Gasen und flüchtigen organischen Verbindungen reagieren lassen“, sagte er.

Laut Anne-Claude Romain von der Universität Lüttich (Belgien) ist die Funktionsweise des Geräts recht einfach: Der Patient atmet in eine Maske, die Atemluft wird gesammelt, durch das System geleitet und analysiert. Sie erklärte: „Der menschliche Atem enthält etwa 200 verschiedene Verbindungen. Anhand ihres Verhältnisses und ihrer Konzentration lassen sich Krankheitszeichen, darunter auch Lungenkrebs, erkennen.“

Obwohl sich das Alcove-Projekt noch in einem frühen Stadium befindet, gibt es Anlass zu großer Hoffnung. Tatsächlich überleben nur 18 % der Lungenkrebspatienten fünf Jahre, wenn die Krankheit spät erkannt wird. Wird die Krankheit hingegen frühzeitig erkannt, wenn eine Operation noch möglich ist, kann diese Rate 90 % erreichen. Das Forschungsteam hofft, eine kompakte, präzise elektronische Nase zu entwickeln, die in Kliniken zur Krebsfrüherkennung eingesetzt werden kann.

Diese Idee wird von der medizinischen Fachwelt sehr geschätzt. Dr. Stéphane Holbrechts, Leiter der onkologischen Abteilung am CHU Helora, erklärte, dass Lungenkrebs-Screening derzeit nur durch eine CT-Untersuchung des Brustkorbs möglich sei, eine effektive, aber invasive und teure Methode. Die elektronische Nase werde das Screening zugänglicher, schneller, kostengünstiger und in der Öffentlichkeit akzeptabler machen. Ärzte möchten die Krankheit erkennen, wenn die Patienten noch eine Chance auf Heilung haben.

Nicht nur die Medizin setzt große Hoffnungen in die Technologie, auch ihr Anwendungsspektrum ist vielfältig. Laut Professor Marc Deblicquy (UMONS) werden diese „Nasen“ bereits in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, um Kaffeesorten zu unterscheiden, die Röstqualität zu prüfen, Olivenölbetrug aufzudecken und verdorbene Lebensmittel zu identifizieren. An der UMONS testet das Forschungsteam die Fähigkeit, schädlichen Schimmel auf Reis zu erkennen, was zum Schutz der Ernten in Asien beitragen könnte.

Auch der belgische Zoll ist im Rennen. Im Hafen von Antwerpen wird ein Projekt entwickelt, das eine elektronische Nase entwickelt, die Drogen in Containern aufspüren kann. Obwohl das Gerät noch nicht einsatzbereit ist, wurde das Projekt mit dem Bundesinnovationspreis 2023 ausgezeichnet.

Von der Erkennung von Luftverschmutzung in Innenräumen über die Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit bis hin zur Krebsvorsorge und Schmuggelbekämpfung eröffnen elektronische Nasen neue Wege für Wissenschaft und Medizin. Schon bald könnten die Menschen in einer Welt leben, in der die Technologie nicht nur sehen und hören, sondern auch „riechen“ kann, Gefahren erkennt und Gesundheit und Umwelt vom ersten Atemzug an schützt.

Laut baotintuc.vn

Quelle: https://huengaynay.vn/kinh-te/khoa-hoc-cong-nghe/mui-dien-tu-cong-nghe-hua-hen-phat-hien-o-nhiem-va-benh-tat-159267.html