呼出气体中检测在疾病早期筛查中的应用.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,呼出气体中检测在疾病早期筛查中的应用,呼出气体检测背景,在中国古时候人们已认识到,人得尿液中逸出得气体或呼吸产生得气味可以帮助诊断疾病,传统中医得“闻”,指听声音与闻口气,腐臭味,胃热所致,多为口腔、消化道病人,;,酸馊味,进食过多,消化不良,;,腥臭味,肺脓肿、支气管扩张合并感染等;,尿臊味,肾功能衰竭,不能正常排泄废物;,烂苹果味,多半患有糖尿病;,烤面包味,斑疹伤寒患者;,鼠臭味,肝脏有病,多见于肝功能严重损害病人;,大蒜味,有机磷农药中毒,误服灭鼠药磷化锌者;,灰尘味,严重得营养失调;,20世纪60年代,开始探索用现代分析仪器来代替具有精密化学测量功能得人体感官,对人体产生得气体 或气味进行分析鉴定,呼出气体检测背景,气体成分,%,氮气,氧气,二氧化碳,水蒸气,其它,吸入气体,%,78,21,0、03,0、01,0、96,呼出气体,%,78,16、4,4、63,0、03,0、94,种类非常多得离子、代谢产物以及腺苷、ATP、氨、过氧化氢、前列腺素、乳酸、氧化氮、多肽以及细胞因子等众多分子,每个人所呼出得气体中都含有水蒸气与二氧化碳等空气成份,但其她成份却不尽相同,有人认为每个人呼出得化合物与人类得指纹一样就是独一无二,各种内源性得代谢物组合,可以作为,生物标志物,反应人体得健康状况,从而应用于疾病得早期筛查,呼出气体检测背景,呼出气体中得可,挥发性,有机,物(,V,olatile,O,rganic,C,ompounds,VOCs,),1971年,Pauling等,首次提出了,人体呼出气体中存在VOCs,目前,已经,发现,呼出气体中存在上千种VOCs,其中大多数浓度在皮摩尔(10,-12,molL)或(parts、per-trillion)级,其中,一部分VOCs被认为就是与疾病,紧密,相关得,VOCs,来源主要有两个方面:,1),通过呼吸系统吸入得或通过皮肤吸收得外源性VOCs,2),体内各种生物化学过程产生得内源性VOCs。,细胞在维持细胞膜完整性、能量代谢得过程中以及氧化应激反应产生,得,内源性VOCs,就是,疾病,诊断,检测得目标。,不饱与脂肪酸得脂质过氧化,可,生成烷烃,脂质过氧化得乙酰乙酸盐去碳酸基过程,可,产生丙酮,胆固醇得合成过程中会由乙酰辅酶A产生异戊二烯,等,细胞色素P450混合酶系统,可,将代谢产物如烷烃类与单甲基烷烃类氧化成醇,肺癌患者中,由于细胞色素P450混合酶系统以及编码该酶得多家族基因得改变,会导致氧化应激得代谢产物如烷烃类与单甲基烷烃类得降解,改变人体得,VOCs,组成,呼出气体,VOCs,检测得临床应用,神经退行性疾病,肺部,疾病,胃肠,疾病,感染类,疾病,VOCs,肺部疾病:肺癌、COPD、哮喘,胃肠类:胃癌、肠癌,感染类:幽门螺旋杆菌感染、阴道感染,神经退行性疾病:老年痴呆、帕金森,其她肿瘤类,如乳腺癌、头颈癌,呼出气体,VOCs,检测优势,无需大型仪器与昂贵得耗材,成本低,无同位素,目前,稳定同位素广泛用于于代谢性疾病及感染性疾病等疾病得临床诊断,如,13,C-,标记。,无创,取样,无需血液、组织等样本,患者可自行操作,顺应个体化医疗得趋势,适用于广泛筛查。,不同得标记物阵列可适于识别各种疾病,可包括呼吸道疾病、消化道以及各种形式得癌症等。,普适性,呼出气体,VOCs,检测方法,1,GC-MS,(定量),(气相色谱,-,质谱联用仪),分辨率达,ppb,(,10,-9,M,),10,大家应该也有点累了,稍作休息,大家有疑问得,可以询问与交流,呼出气体,VOCs,检测方法,2,电子鼻(模糊识别),Cyranose 320,NoseChip array of nanoposite sensors,Pattern recognition algorithms,呼出气体,VOCs,检测方法,3,其它,高场不对称波形离子迁移谱(,FAIMS,),分辨率达,100,(,10,-10,M,),呼出气体,VOCs,检测方法,4,其它,纳米微阵列(,Coated-,Nanoarray,),呼出气体,VOCs,检测方法,5,其它,-,狗鼻子,分辨率达,(,10,-12,M,),应用于肺癌检测,长期吸烟者,有害物质高暴露人群,肺部疾病患者,有家族史得高危人群,、,肺癌,早期发现,高危人群,实时监控,。,研究表明,在肺癌发生得早期,细胞得氧化应激等状态已经改变,人体呼出得气体得组成结构与含量与健康人不同。,以上数据来源:,2013,年中国肿瘤登记年报,呼出气体检测在肺癌早期诊断与相应肺癌分型中得应用已得到广泛得关注,肺癌中检测得呼出气体,VOCs,汪,、,汪,、,汪,(,哥们,您貌似得癌了,),超,高场不对称波形离子迁移谱(,FAIMS,),具有高灵敏度与高特异性得特质,实现了新型得高场非对称波形离子迁移谱(,FAIMS,)技术与复杂背景中痕量气体检测得有效结合,应用,FAIMS,对,VOCs,得检测,可检测出至少,11,种,VOCs,最优分辨率达到,10,量级,应用,FAIMS,对肺癌患者呼出气体,VOCs,得检测,优势:,快速:检测时间仅为10毫秒左右。,小型化:,与传统得呼出气检测系统相比,放电沟道与离子迁移沟高度集成,从而易于实现小型化。,高灵敏度:,检测灵敏度达到与超过了现有得大型检测设备。,应用于神经退行性疾病检测,以阿尔兹海默病、帕金森病为首得神经退行性疾病正成为威胁中老年人群健康得一个显著,得,全球公共卫生问题,迄今为止,全世界阿尔兹海默病患者已超过,2600,万人,帕金森病患者超过,500,万,其中一半以上在中国,60,岁以上人群中阿尔兹海默病发病率约,5%,帕金森病约为,2%,即,100,个人中将有高达,7,个人患病,神经退行性疾病患者得细胞因为异常代谢,产生得,VOCs,异于健康人,早期发现高危人群,实时监控,有利防控,AD,PD,PD,得胃肠道病发假说,Braaks,Hypothesis,AD,得特异性,VOCs,图谱,单臂碳纳米管检测阵列检测,VOCs,检测阵列检测,AD/PD,检测阵列检测,AD/PD,敏感度,特异性,精确度,AD病人/正常对照,93%,75%,85%,PD 病人/正常对照,70%,100%,79%,AD病人/PD病人,80%,87%,84%,