Gli scienziati della JILA hanno aumentato di mille volte la sensibilità del loro etilometro a pettine di frequenza vecchio di dieci anni e sono in grado di rilevare ulteriori biomarcatori di malattia:quattro ora, con il potenziale per altri sei. Quando convalidato e progettato in un design portatile, il sistema pettine potrebbe offrire in tempo reale, analisi non invasiva del respiro umano per rilevare e monitorare le malattie. JILA è gestita congiuntamente dal National Institute of Standards and Technology (NIST) e dall'Università del Colorado Boulder.

Il sistema JILA "imprime" le sostanze chimiche misurando i colori e la quantità di luce assorbita mentre un pettine a frequenza laser passa avanti e indietro attraverso campioni di respiro caricati in un tubo di vetro a specchio. I recenti aggiornamenti includono uno spostamento dello spettro luminoso analizzato dalla banda del vicino infrarosso a quella del medio infrarosso, dove più molecole assorbono la luce, e progressi nei rivestimenti ottici e in molte altre tecnologie per ottenere una sensibilità di rilevamento fino al livello di parti per trilione.

Come descritto in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze, I borsisti del NIST/JILA Jun Ye e David Nesbitt hanno rilevato e monitorato quattro biomarcatori:il metanolo (CH ₃ OH), metano (CH ₄ ), acqua (H ₂ O) e una forma di acqua pesante (HDO), nel respiro di un volontario. Questi sono indicatori di condizioni di salute come, nel caso del metano, problemi intestinali.

I ricercatori affermano che è possibile utilizzare lo stesso apparato per rilevare altre sei sostanze chimiche:formaldeide, etano, solfuro di carbonile, etilene, disolfuro di carbonio e ammoniaca. Inoltre, estendere ulteriormente i laser a pettine nell'infrarosso dovrebbe espandere notevolmente la capacità di rilevamento e consentire l'identificazione di molte centinaia di tracce di sostanze chimiche nell'alito.

I ricercatori JILA hanno dimostrato un prototipo di etilometro a pettine nel 2008, ma non lo hanno sviluppato ulteriormente in quel momento. Ora si sono concentrati su di esso, spinto dalla possibilità di eventualmente testare per COVID-19.

"Siamo davvero abbastanza ottimisti e impegnati a spingere questa tecnologia verso applicazioni mediche reali, "Hai detto.

La tecnica analitica più utilizzata nella ricerca sul respiro è la gascromatografia combinata con la spettrometria di massa, che può rilevare centinaia di molecole espirate ma funziona lentamente, richiedendo decine di minuti. La maggior parte dei test del respiro ottici approvati dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti rileva solo una sostanza chimica. JILA è l'unica istituzione che ha pubblicato ricerche sugli etilometri a pettine, Hai detto.

L'analisi del respiro è l'applicazione medica principale per i pettini di frequenza. I pettini offrono una combinazione di ampia copertura spettrale, alta risoluzione e alta sensibilità, potenzialmente rilevare decine di sostanze chimiche contemporaneamente. Tra gli altri vantaggi, il sistema a pettine non richiederebbe reagenti chimici e complesse strutture di laboratorio.

Ye e Nesbitt stanno ora lavorando con altri ricercatori del NIST per progettare una versione compatta dell'etilometro. Il tubo è lungo solo 55 centimetri (21,7 pollici), ma il pettine laser è fatto su misura e un po' ingombrante.