Im Erfolgsfall könnte diese Technologie zu einem bahnbrechenden Werkzeug werden, das Menschen hilft, Umweltverschmutzung und Krebs frühzeitig zu erkennen und eine Ära einläutet, in der Maschinen auch wie Menschen „riechen“ können.

In europäischen Laboren entwickeln Wissenschaftler im Stillen die „Nase der Zukunft“ – ein Gerät, das Molekülgemische, Schadstoffe in der Luft und sogar Krankheitsanzeichen im menschlichen Körper erkennen kann. Ihr Ziel ist es, frühzeitig vor potenziellen Gesundheitsrisiken zu warnen und den Menschen ein schnelles Eingreifen zu ermöglichen.

Anders als oft angenommen, ähnelt die elektronische Nase überhaupt nicht einer Nase. Der Prototyp, vorgestellt von Jérôme Schruyers, einem Wirtschaftsingenieur der Universität Mons (UMONS, Belgien), ist lediglich ein kleiner Kasten mit Bauteilen und Gassensoren. Er erklärte: „Diese Sensoren müssen trainiert werden. Sie müssen lernen, Gerüche zu erkennen, so wie ein Kind lernt, Geschmäcker zu unterscheiden.“

Im Labor ließ Schruyers das Gerät verschiedene Gerüche „schmecken“: frisch gerösteten Kaffee, stark riechenden Käse und Lachs. Auf dem Bildschirm erschienen Kurven, die die präzise Reaktion des Sensors darstellten. Die Ergebnisse eröffneten Perspektiven für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, doch was ihn noch mehr interessierte, war die Fähigkeit, Luftschadstoffe – die stillen Gefahren für die menschliche Gesundheit – zu erkennen.

Einige Zeit später führten Schruyers und seine Kollegen in einem Hotel in Bahnhofsnähe ein Praxisexperiment durch. Sie versprühten Parfüm, Nagellack und Deodorant im Badezimmer und beobachteten die Reaktion des Sensors. Nur wenige Sekunden später blinkte ein rotes Signal auf dem Bildschirm auf und zeigte damit an, dass das Deodorant das Gas detektiert hatte.

Jérômes Ziel ist es, eine Nase zu entwickeln, die empfindlich genug ist, um nicht nur Gerüche und Gase, sondern auch Allergene und Schimmelpilze zu erkennen. „Diese Technologie könnte überall dort eingesetzt werden – in Hotels, Büros, Krankenhäusern, Schulen, Wohnungen –, wo Schadstoffe vorhanden sind“, sagt er. Der Anspruch geht über die reine Erkennung hinaus und umfasst auch die Sanierung, beispielsweise durch die automatische Anpassung der Gebäudelüftung auf Basis präziser Sensordaten.

Wissenschaftler wollen jedoch noch einen Schritt weiter gehen und elektronische Nasen zur Erkennung von Krebsanzeichen einsetzen. Dies ist das Ziel des internationalen Projekts Alcove, das von der europäischen Interreg-Stiftung gefördert wird und Wissenschaftler und Ärzte aus Belgien und Frankreich zusammenbringt. Sie erwarten, in den nächsten Jahren ein bahnbrechendes Gerät zur Krankheitsfrüherkennung zu entwickeln, das auf der Technologie elektronischer Nasen mit hochempfindlichen Sensoren basiert.

Das Gerät befindet sich noch in der Patentanmeldungsphase, daher hat das Forschungsteam bisher nur wenige Details preisgegeben: eine Atemmaske, einen Atemschlauch, eine mit einem Computer verbundene Elektronikbox und hochempfindliche Sensoren – ein Gebiet, auf dem die Wissenschaftler der Universität Mons bereits über sehr viel Erfahrung verfügen.

An der Universität Mons und im Innovationszentrum Materia Nova forschen Dr. Driss Lahem seit 20 Jahren an Sensoren. „UMONS stellt die Aktivmaterialien her, und Materia Nova beschichtet sie in dünnen Schichten, um Mikrosensoren zu erzeugen. Wir experimentieren, indem wir sie mit Gasen und flüchtigen organischen Verbindungen reagieren lassen“, erklärte 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 aufgefangen, durch ein System geleitet und analysiert. Sie erklärte: „Die menschliche Atemluft enthält etwa 200 verschiedene Verbindungen. Anhand ihrer Anteile und Konzentrationen lassen sich Anzeichen von Krankheiten, darunter auch Lungenkrebs, erkennen.“

Das Alcove-Projekt befindet sich zwar noch in der Anfangsphase, weckt aber große Hoffnungen. Tatsächlich überleben nur 18 % der Lungenkrebspatienten fünf Jahre nach der Diagnose, während diese Rate auf 90 % steigen kann, wenn die Krankheit frühzeitig erkannt wird, also in einem Stadium, in dem eine Operation noch möglich ist. Das Forschungsteam möchte eine kompakte, präzise elektronische Nase entwickeln, die in Kliniken zur Krebsfrüherkennung eingesetzt werden kann.

Diese Idee wurde von der medizinischen Fachwelt hoch gelobt. Dr. Stéphane Holbrechts, Leiter der Onkologie am CHU Helora, erklärte, dass Lungenkrebs-Screening derzeit nur mittels Computertomographie (CT) des Brustkorbs möglich sei – eine zwar effektive, aber invasive und teure Methode. Die elektronische Nase werde das Screening zugänglicher, schneller, kostengünstiger und bevölkerungsfreundlicher machen. Ärzte möchten die Krankheit erkennen, solange Patienten noch eine Heilungschance haben.

Nicht nur die Medizin setzt große Hoffnungen in die Technologie der elektronischen Nase, sondern sie eröffnet auch vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Laut Professor Marc Deblicquy (UMONS) werden diese „nasenähnlichen Geräte“ bereits in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, um Kaffeesorten zu unterscheiden, die Röstqualität zu überprüfen, Olivenölfälschungen aufzudecken und verdorbene Lebensmittel zu identifizieren. An der UMONS testet das Forschungsteam derzeit die Fähigkeit der Technologie, schädlichen Schimmel auf Reis zu erkennen – ein Faktor, der zum Schutz von Ernten in Asien beitragen könnte.

Auch der belgische Zoll mischt mit. Ein Projekt zur Entwicklung einer elektronischen Nase, die Drogen in Containern im Hafen von Antwerpen aufspüren kann, ist im Gange. Obwohl das Gerät noch nicht einsatzbereit ist, wurde das Projekt bereits mit dem Bundesinnovationspreis 2023 ausgezeichnet.

Von der Erkennung von Schadstoffen in Innenräumen und der Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit bis hin zur Krebsvorsorge und der Bekämpfung von Schmuggel – elektronische Nasen eröffnen neue Wege für Wissenschaft und Medizin. Eines Tages könnten wir in einer Welt leben, in der Technologie nicht nur sieht und hört, sondern auch „riecht“ und so mit jedem Atemzug Gefahren erkennt und Gesundheit und Umwelt 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