Biosensores y Bioelectrónica

Biosensores y Bioelectrónica

El objetivo de esta revisión es el primero en proporcionar una base racional para el desarrollo de la respiración sensores para el diagnóstico del cáncer de pulmón desde una perspectiva histórica, lo que facilitará la transferencia de la idea en el campo de los sensores de rápida evolución.

Directrices para la detección precoz y la prevención de cáncer son previsto para aumentar la conciencia de la sociedad, proporcionando información acerca de un tipo específico de cáncer, sus síntomas y el diagnóstico, posibles causas y la prevención, la detección y el diagnóstico precoz. El cáncer mata a más de siete millón de personas cada año (Peng et al., 2010) y de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, el cáncer de pulmón es la principal relacionada con la causa de la muerte, matando a alrededor de 1,3 millones de personas cada año (Horvath, 2010). De acuerdo con una proyección de la mortalidad global en 2009, se espera para emerger como la tercera y quinta causa de muerte en los países de altos y medianos ingresos, respectivamente, por el año 2030. El diagnóstico precoz de cáncer de pulmón es deseable, pero convencional significa como la radiografía de tórax, la citología de esputo o la tomografía computarizada no son compatibles con la aplicación de una amplia gama de base poblacional cribado (Chan et al., 2009) y puede tener exposición a la radiación, efectos secundarios relacionados con la salud. Por otro lado, las técnicas tales como gases-espectrometría de cromatografía-masa son caros, no portátiles y requieren de personal con experiencia.Las narices electrónicas, que son el objetivo de detección de cáncer de pulmón por el aliento de los pacientes con cáncer de pulmón, son aparentemente el mejor acercamiento entre los otros enfoques basados ​​en sensores ya que su uso en la detección de cáncer de pulmón es principalmente el adaptación y estandarización de una práctica ya establecida en la medicina.

Por consiguiente, la investigación de aire exhalado se reconoció en los tiempos antiguos por los médicos griegos y se utiliza para diagnosticar enfermedades del olor característico de la respiración de los pacientes (Miekisch et al., 2004). Los buenos médicos conocían el dulce,olor a fruta de acetona en pacientes con diabetes no controlada; el olor a humedad, a pescado de la enfermedad hepática avanzada; el olor parecido a la orina en complemento de no haber riñones; y el hedor putrefacto de un absceso pulmonar (Cao y Duan, 2006). Alrededor de 400 aC, Hipócrates describió fetor oris y hedor hepático en su discurso en el aliento aroma y enfermedad; Lavoisier y Laplace en 1784 demostraron la respiración consumo de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono (y Mashir Dweik, 2009). La medicina tradicional china dedicada a olfativo diagnóstico, así (Wilson y Baietto, 2011). Nebelthau mostró en mediados de la década de 1800 que los diabéticos emiten aliento acetona, y aislado etanol se aisló de la respiración en 1874 por Anstie (Mashir y Dweik, 2009). Un gran avance en el estudio científico o respiración comenzó en la década de 1970 con Linus Pauling (Mashir y Dweik, 2009). Se propuso ya en el final de los años 80 que el aliento pueden contener marcadores de cáncer de pulmón (Gordon et al., 1985). Un intrigante hecho es que los perros son capaces de distinguir entre la respiración muestras de personas con cáncer de pulmón, pero los perros no pueden ser estandarizados (Canavan, 2013). Sin embargo, esta práctica en la medicina era considerada anticuada debido al avance en los instrumentos; lo que llevó a la conclusión de que La práctica del análisis del aliento se basa en la percepción olfativa. Las narices electrónicas o más bien sensores de aliento, se basan en el establecimiento de un principio de detección, que es análoga a la olfativa (humano) sistema. La nariz humana no huele enfermedades, pero las narices electrónicas apuntan a oler las enfermedades, y que funcionan de manera similar a las narices biológicos.

El Análisis de la respiración es un sub-tema del concepto nariz electrónica. En Además de las ventajas del análisis de aliento como la seguridad, la no invasividad, y fácil accesibilidad, es potencialmente aplicable a una directa y el sistema de monitoreo en tiempo real, y una muestra de aliento tiene una menos complicada matriz de la muestra de suero u orina. Por lo que la lista de los compuestos relevantes para cualquier enfermedad en el aliento de ejemplo define un conjunto de compuestos a diversas concentraciones, a saber, un patrón químico, que puede ser detectada por el reconocimiento de patrones métodos. Aplicación del algoritmo de reconocimiento de patrones ordena una colección de datos multivariados en clases, discriminando las relativas a los compuestos orgánicos volátiles específicos que están relacionados con enfermedades tumorales.

La mayoría del contenido del aliento exhalado es nitrógeno, oxígeno, de dióxido de carbono, agua y gases inertes . Ahí esta también menor contribución de los componentes traza . Las fuentes de estos volátiles son los componentes atmosféricos que se originan a partir de muchos disolventes y productos a base de petróleo, y los compuestos orgánicos volátiles, que se generan como resultado de los procesos bioquímicos de el cuerpo. Las clases de compuestos orgánicos volátiles, que se pueden medir en el aliento exhalado, son hidrocarburos insaturados y saturados, junto con

oxígeno, azufre, y compuestos que contienen nitrógeno. Sin embargo, los que no son ideales pruebas, porque son caros, requieren de experiencia, y que necesitan para recoger y transportar los contenidos de aliento a los dispositivos. Mashir y Dweik hicieron una revisión sobre el análisis del aliento exhalado, como una interfaz entre la medicina y la ingeniería. Ellos proporcionaron información sobre los marcadores identificados en el aliento exhalado, junto con su estructura química, asociada condiciones médicas y las técnicas que fueron utilizadas para medirlos; Los compuestos de interés en el aliento se encuentran generalmente en un rango de 1-20 ppb como composiciones de mezcla distintivas mientras que los compuestos que son elevados a un rango de 10-100 ppb en el aliento de los pacientes con cáncer de pulmón.

Los dispositivos de detección de gas con redes de sensores detectan e identifican COV. Las matrices de sensores colorimétricos diferencian del analito (S) a través de sus respuestas compuestos, en lugar de uno por uno la detección del analito (s)). Mazzone y compañeros de trabajo se describe el diagnóstico de cáncer de pulmón a través del análisis de aire exhalado por el uso de un conjunto de sensores colorimétricos. El conjunto se compone de 36 puntos, cada uno con un compuesto químicamente sensible diferente, el cual respondido a los compuestos reactivos con un cambio de color. El modelo de predicción se construyó mediante la observación de 70% de los temas y probar el resto de los temas. El cáncer de pulmón precisión de la predicción fue moderada (73,30% de sensibilidad y 72.40% especificidad), y más bajo que los reportados previamente (Di Natale et al., 2003; Machado et al., 2005). Los autores atribuyeron esto a la superioridad de los otros sistemas de sensores en la discriminación de los Patrones de COV ', o a las diferencias en las técnicas de muestreo olas poblaciones analizadas. Los temas de este estudio no eran de origen internacional. Sin embargo, 92 de pulmón se utilizaron sujetos con cáncer y 137 de control, y este fue el número más alto entre los estudios de sensores existentes para la respiración pulmonar, la detección del cáncer. Cuatro modelos de predicción logísticos separados eran desarrollados para el análisis de datos.

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