據外媒報導，利用呼吸來測量肺部的健康狀況並揭示與之相關的疾病正在成為一種具有巨大潛力的診斷工具，並且許多前景光明的相關技術正在出現。最近，麻省理工學院研發了一種新型納米顆粒，它將揮發性分子沉積在與各種疾病相關的蛋白質上以此來作為合成生物標記，然後在呼氣時顯示肺炎和其他肺部疾病的跡象。

這項研究實際上是建立在生物工程師Sangeeta N. Bhatia實驗室的科學家們之前的工作基礎上。今年早些時候，Sangeeta N. Bhatia展示了一種可以揭示肺癌生物標記的尿液測試。這項技術由包覆特定多肽的納米顆粒組成，據悉，這些多肽會跟一系列疾病相關的蛋白酶相互作用。

這些蛋白酶會將納米顆粒中的肽裂解然後通過尿液排出從而揭示某些疾病的存在。通過對納米顆粒肽塗層的修改，它們可以被定制，從而使其跟不同疾病相關的蛋白酶發生反應。該團隊之前曾使用這種方法通過尿液檢測出肺炎、卵巢癌和結腸癌的早期跡象。

現在，該團隊通過不斷的實驗已經調整了這項技術從而可以實現通過呼吸揭示疾病。這涉及到對縮氨酸和揮發性分子的進一步化學調整，而這使得納米顆粒能夠釋放出一種被叫做hydrofluoroamines的氣體，這種氣體可以在呼氣時被檢測到。

通過使用細菌性肺炎和遺傳性肺疾阿爾法1-抗胰蛋白酶缺乏症的小鼠模型，研究人員能夠通過質譜檢測出存在於呼吸中的疾病。他們通過尋找一種被稱為中性粒細胞彈性蛋白酶的活性來做到這一點，這種蛋白酶是由兩種疾病中的免疫細胞產生，可以在10分鐘左右的時間內檢測到。研究人員還證明，該技術可用於監測藥物治療這兩種疾病的有效性。

該團隊希望在這些潛力結果的基礎上進一步改進呼吸監測技術。比如納米顆粒目前被直接注射到老鼠的氣管中，但研究人員正在研究可以通過類似哮喘吸入器的方式讓老鼠吸入納米顆粒。另外，團隊還希望開發出能同時檢測多種蛋白酶的傳感器，但在將該技術應用於人類之前還需要進行更多的安全性測試，儘管眼下在小鼠肺部沒有檢測到毒性的跡象。

相關研究報告已發表在《Nature Nanotechnology》上。