Dych dokáže o zdraví človeka povedať takmer všetko

S dychovými skúškami užitia alkoholu sa už stretli mnohí šoféri, ktorých kontrolovala policajná hliadka. Dych však môže o človeku povedať oveľa viac. Martin Sabo z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave sa zaoberá práve touto možnosťou. Jeho spektrometre by sa raz mohli stať bežnou výbavou ambulancií a uľahčili by lekárom diagnostiku pacientov. Údajne by dokázali v dychu odhaliť aj rakovinu a takisto by mohli zvýšiť bezpečnosť na letiskách. Sabo si za svoj výskum tento rok odniesol ocenenie Technológ roka 2011 Slovenskej republiky.

Martin Sabo
Martin Sabo pri prototype pohyblivostného a hmotnostného spektrometra, ktorý by mohol nájsť uplatnenie aj v lekárskej praxi.
Autor: Ivan Majerský

Vaše spektrometre sa vyznačujú vysokou citlivosťou. Čo teda dokážu v ľudskom dychu odhaliť?
Nie je problém zistiť, či človek nevdýchol nejaké nebezpečné chemické látky, ak sa zdržiaval v znečistenom prostredí. Rovnako vieme zistiť, či fajčil tabak alebo marihuanu, či iné látky, ktoré sa inhalujú. Dokážeme však v dychu nájsť aj látky, ktoré vznikajú vnútri v tele.

Čo všetko sa dá z dychu prečítať?
V ľudskom tele prebieha množstvo reakcií, ktorých produktom je napríklad amoniak alebo acetón. V dychu sa však môžu nachádzať aj látky, ktoré sú indikátorom nejakej choroby. Dá sa tak napríklad zistiť, či má človek rakovinu pľúc, žalúdka alebo pažeráka. Citlivé spektrometre by mohli byť schopné odhaliť nielen to, či človek už nejakú chorobu má, ale aj to, či je vystavený zvýšenému riziku vzniku daného ochorenia.

Dalo by sa v dychu zistiť, či má človek genetické predpoklady na vznik určitého ochorenia?
Myslím, že to by už nešlo. Tam musia byť isté vonkajšie faktory, ktoré na človeka vplývajú, a my by sme potom z dychu vedeli určiť, či sa nejaká choroba vyvinie. No predispozície na genetické ochorenia by sa dali vyčítať z detailnej analýzy krvi. Takéto zariadenia sú však viac-menej novinkou a sú preto aj veľmi drahé.

Podľa vás by však dychové spektrometre mohli výrazne urýchliť diagnostiku, čo je polovica úspešnosti liečby.
Väčšina súčasných diagnostických metód nie je stopercentne spoľahlivá, môže vykázať chybu. Respektíve rýchle diagnostické stroje vedia povedať, či to ochorenie tam je alebo nie je, no medzi týmito dvoma odpoveďami stále zostáva veľký priestor, keď prístroj jednoducho povie, že nevie. V takom prípade musí ísť pacient na ďalšie vyšetrenie. Náš prístroj má ambíciu tento priestor zaplniť. Ja však nie som lekár, ale fyzik, takže my nerobíme testy dychu pacientov. My len ukazujeme, že taký prístroj vieme postaviť a možno by mohol nájsť uplatnenie práve v medicíne. Skúšali sme však rôzne modelové testy. Dali sme do striekačky chemikáliu, potom sme ju mnohokrát vystriekali, aby zostalo len stopové množstvo danej chemikálie, a skúšali sme či ju prístroj odhalí.

Akú citlivosť má teda váš prístroj?
Jednu časticu z trilióna.

Dokáže odhaliť jedinú časticu z trilióna ostatných?
Áno.

To máte lepší čuch ako pes.
Neviem presne, ako citlivý má pes čuch. (Smiech) Vzduch je však tvorený prevažne kyslíkom, dusíkom a oxidom uhličitým. Tie tvoria zhruba 99,9 percenta. Potom sú vo vzduchu ešte ďalšie bežné látky, ktoré tvoria zhruba tých 0,1 percenta, no pre nás je zaujímavých až tých posledných 0,0000001 percenta.

Aj iné výskumné ústavy majú alebo pracujú na prístrojoch, ktoré dosahujú podobnú citlivosť?
Konkurenčnou technológiou je napríklad tzv. PTRMS, ktorú vyvíjajú v rakúskom Innsbrucku. Je to síce súkromná firma, no ich technológia pracuje na podobnom princípe, ibaže neanalyzuje ľudský dych, ale pot. Snažia sa túto ich technológiu presadiť na letiskách. Posielali sme jednu štúdiu na publikáciu (do odborného časopisu). Zatiaľ ešte neviem, či vyjde, no práve v nej sme porovnávali našu technológiu s tou ich. Vyšlo nám, že naša má viac výhod.

Tvrdíte teda, že analýza spektrometrom by bola taká presná, že by sa dal využiť aj v klinickej praxi?
To treba rozdeliť na dve veci. Samotný spektrometer môže povedať veľa, no v niektorých oblastiach aj nič. To sa stáva vtedy, keď danej látky je tak málo, že ju prístroj neodhalí a potom existujú aj také látky, ktoré sa navzájom líšia len minimálne. Nazývajú sa izoméry. Napríklad jeden izomér má atóm vodíka na jednej časti molekuly a druhý na druhej. Od seba ich však nevedia odlíšiť ani tie najdrahšie a najvýkonnejšie spektrometre na svete. A to je problém. Pretože jeden takýto izomér môže mať človek v dychu preto, že sa ho nadýchal, no druhý má pôvod v tele a môže signalizovať, že sa v tele niečo deje. Ak ich však spektrometer nevie rozlíšiť, nevie ani povedať: pozor, je tu riziko takého a takého ochorenia. Rozlíšiť ich však dokáže iónový pohyblivostný spektrometer, ktorý tak zabezpečí oveľa presnejšiu interpretáciu nameraných hodnôt.

V sprievodnom texte k vášmu oceneniu sa uvádza, že spektrometria je využiteľná aj na detekciu drog a výbušnín. Takéto zariadenia však už napríklad na letiskách sú.
Tiež však majú problém s presnosťou a navyše využívajú rádioaktívny zdroj energie. Používajú sa aj prenosné meracie zariadenia a tu platí, že čím je prístroj menší, je aj menej citlivejší. Ak by teda aj nameral, že niektorý cestujúci môže mať pri sebe drogy alebo výbušniny, tak ho na základe tohto merania môžu zadržať, no nie obviniť. Podozrivé látky musia byť ešte odoslané na ďalšie testy do laboratória.

Predpokladám, že vy chcete vyvinúť presnejší, no mobilný spektrometer.
Zase až také mobilné nie sú, majú asi šesťdesiat kilogramov. Využíva ich však napríklad americká armáda na detekciu bojových plynov. Sú aj v niektorých sanitkách a používajú ich lekári pri prevoze pacienta do nemocnica. Spektrometer im pomáha počas prevozu zistiť o pacientovi čo najviac. Podobné prístroje boli použité aj počas majstrovstiev sveta v hokeji na Slovensku. Predpokladám, že kvôli bezpečnosti.

Spomínali ste, že spektrometre používané na letiskách majú rádioaktívny zdroj energie?
Áno. A vyplýva z toho množstvo obmedzení, či už bezpečnostných alebo byrokratických. Také prístroje sú preto aj veľmi drahé. Náš spektrometer ako zdroj energie využíva korónový výboj. Podarilo sa nám ho optimalizovať tak, že dosahuje na 90 percent rovnaký výkon ako rádioaktívny. To zároveň znamená, že keď náš spektrometer dokáže vytvárať dostatočný korónový výboj, tak rádioaktívne spektrometre sú v podstatne veľmi ľahko nahraditeľné.

Korónový výboj nie je zdraviu škodlivý?
Nie je. Je to veľmi jednoduchý, bežný výboj. Máme dve elektródy, ktoré majú rozdielny potenciál a tým vlastne vzniká výboj. Používa sa napríklad v ionizátoroch alebo v kopírkach.

Takže takýto prístroj by bol na použitie jednoduchší, bezpečnejší, a teda aj lacnejší? Bol by zrejme aj lacnejší, ale mal by ešte jednu zaujímavú výhodu, a to, že by dokázal prijať viac signálov a čím viac signálov prijme, tým by bol aj citlivejší.

Keď majú spektrometre toľko aplikácií, dostanú sa niekedy napríklad aj do smartfónov?
O tom nemám žiadne konkrétne informácie, no bol som na jednej konferencii, kde bol aj zástupca jedného známeho výrobcu mobilných telefónov. Teraz neviem, či žartoval, no hovoril, že sa nad tým rozmýšľa. Podľa neho bude skvelé, keď sa pohyblivostné spektrometre dostanú do mobilov. Hovoril síce o relatívne vzdialenej budúcnosti, no zaujímalo ho najmä využitie spektrometrov vo vyhodnocovaní zdravotného stavu majiteľov mobilných telefónov.

Takže telefóny by už nevedeli len to, kde sa nachádzame a aké stránky pozeráme, ale aj to, ako sme na to zdravotne?
Určite by to boli veľmi citlivé, osobné informácie a hrozilo by ich zneužitie. No pohyblivostné spektrometre sú vo svojej podstate veľmi jednoduché prístroje a tak ich použitie v mobiloch zase nie je až také sci-fi. Však už aj súčasné telefóny vedia merať srdečný tep a tlak.

Ak by bol spektrometer taký lacný a spoľahlivý, mohol by sa dostať do každej domácnosti podobne ako teplomer? Mohli by sa ním ľudia sami vyšetriť?
Robíme na projekte s prírodovedeckou fakultou. Oni v spolupráci s jednou nemeckou firmou vyrobili čip na analýzu kvapalín a my by sme chceli tento čip prepojiť s malým pohyblivostným spektrometrom. Ich zariadenie má nejaké výhody, naše tiež nejaké a myslíme, že ich prepojením by sme mohli získať viac informácií. Cez tento čip vedia napríklad diagnostikovať Alzheimerovu chorobu. Pritom je to maličký čip a ak by sa nám ho podarilo prepojiť so spektrometrom, tak by to bolo… no…, nechcem to zakríknuť. Nemyslím si však, že by tak vznikol prístroj, ktorý by mohli mať ľudia doma, no mohol by byť pomerne jednoducho dostupný pre lekárov. Vlastne by to bola iba taká malá nehlučná škatuľka, do ktorej by lekár dal kvapku pacientovej krvi a okamžite by získal ohromné množstvo informácií. Takýto prístroj by výrazne urýchlil a zrejme aj spresnil diagnostiku.

Martin Sabo (29)

Bol žiakom prvej Základnej školy v Novom Meste nad Váhom, ktorú ukončil v roku 1997 a v štúdiu pokračoval na Gymnáziu v Myjave.

Neskôr ako študentovi Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave sa darilo riešiť významné vedecké úlohy a svojím aktívnym prístupom vhodne podporoval rozvoj vedy nielen na univerzite, ale aj na celom Slovensku.

Jeho snaha bola ocenená získaním titulu PhD. v roku 2010, keď Martin Sabo úspešne obhájil dizertačnú prácu.

Publikoval vo významných vedeckých časopisoch doma i v zahraničí. Výsledky svojej práce tiež prezentoval na mnohých konferenciách na Slovensku i v cudzine.

Tento rok získal ocenenie Technológ roka.

Dukla, súsošie, Kulich

Výmenou súsošia na Dukle porušili práva autora, tvrdia Kulichovci

01.10.2014 20:00, aktualizované: 02.10.2014 07:00

Je správne vymazávať históriu odstraňovaním pamiatok? Verejnosť najnovšie rozdelila renovácia Pamätníka československej armády na Dukle.

obvinený farár, Nevidzany

Farár obvinený zo zneužívania odmietol vypovedať

01.10.2014 19:23

Sexuálny škandál na fare v Nevidzanoch začal v stredu riešiť Okresný súd v Nitre. Farár Pavol K. (48) k celému prípadu nepovedal ani slovo.

Richard Sulík, SaS

Sulík v Európskom parlamente vstupuje do novej frakcie

01.10.2014 18:49

Predseda SaS Richard Sulík vstupuje v Európskom parlamente do frakcie Európskych konzervatívcov a reformistov (ECR).

Maroš Šefčovič

Šefčovič sa chce zastať poškodených leteckých pasažierov

02.10.2014 08:16

Maroš Šefčovič zvládol bez zaváhania vypočúvanie pred príslušnými výbormi Európskeho parlamentu.

Návšteva Putina v Nemecku

Merkelová hovorila s Putinom o násilí na Ukrajine

02.10.2014 08:09

Nemecká kancelárka Angela Merkelová dala v rozhovore s ruským prezidentom Vladimirom Putinom najavo vážne znepokojenie nad pokračujúcim násilím na východe Ukrajiny.

Elektrina, šnúra, zástrčka

Bulharom zvýšili ceny elektriny, vyrazili do ulíc

02.10.2014 07:08

Bulharsko v stredu zvýšilo ceny elektriny o takmer desať percent. Cieľom je znížiť vysoký deficit energetického sektora krajiny.

Jens Stoltenberg, Nórsko

Stoltenberg: Rusko je stále schopné destabilizovať Ukrajinu

01.10.2014 22:34

Podľa nového šéfa NATO Jensa Stoltenberga je prímerie na Ukrajine príležitosťou na mier, Rusko však má stále moc destabilizovať túto krajinu.