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嗅出人类疾病的狗可能会导致新的生物传感器技术

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嗅出人类疾病的狗可能会导致新的生物传感器技术

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医疗检测狗嗅样品

我们的狗的潮湿和蠕动的鼻子可以做更多的事情,而不是在公园里发现有臭味的东西。

如果你需要另一个理由来欣赏我们的四条腿的朋友,那些被训练来嗅出人类疾病的狗正在帮助科学家开发医疗诊断技术。在癌症早期,或者在癫痫发作或血糖水平下降之前,患者的呼吸、尿液和皮肤气味略有不同。这是狗能用鼻子嗅出的健康人和病人之间的细微气味差异。科学家希望狗鼻子的感觉能力可以用于无创早期疾病检测。狗对抗疟疾。

杜伦大学的公共卫生昆虫学家史蒂文林赛(Steven Lindsay)说,全球抗击疟疾战争中的一场关键战役是防止疟疾蔓延到完全或几乎没有疟疾的地区。如何在1000个健康人中发现感染疟疾的人?“我把它给你:狗,”林赛教授说。

“我们知道,疟疾患者在呼吸时会产生明显的气味。如果蚊子能通过气味检测出人体内的寄生虫,那么嗅觉非凡的狗为什么不能呢?”林赛教授今天在美国热带医学和卫生学会年会上发表的研究发现,训练有素的狗可以检测到儿童袜子中疟原虫的气味,70%的时间可以正确识别感染样本,90%的时间不会感染样本。

关闭样品瓶子和测试用具在实验室

狗能认出70%的孩子穿着感染疟疾的袜子。

他说:“我们不收集血液样本,但我们通过隔夜赠送尼龙袜的方式从冈比亚儿童身上收集气味样本。”"这些样本被送回英国,在那里狗会认出它们."

目前,该研究仅处于概念验证阶段,但它提供了一种非侵入性的替代方法来识别成千上万未受感染的人。林赛教授说:“训练员认为这些狗或许能够从一大群人中挑出感染了疟疾的人。”“我们希望与这些国家的国家疟疾控制计划合作,生产对他们有用的狗。”但实际上,我们的想法是开发一种可以进入场地的化学探测器。"

医疗检测狗在罐子里嗅一个袜子样品。

史宾格猎犬Frej经过训练,可以察觉儿童袜子里的疟原虫气味。早期癌症检测

蒂姆爱德华兹(Tim Edwards)在博士期间第一次在科学领域遇到气味探测动物时,它们并不是狗。它们是老鼠——非洲巨型袋装鼠,已经检测出肺结核确切。但这让他想知道如何利用其他动物来帮助人们发现和对抗疾病。根据怀卡托大学行为心理学家爱德华兹博士的说法,鉴于它们作为实验动物的历史,用老鼠做实验非常简单,但狗更善于察觉一些气味。“它有一种特殊的气味。

甚至人类也非常擅长闻某些气味,”他说。

蒂姆爱德华兹博士肩膀上有一只巨大的非洲袋鼠

与医学测试犬不同,嗅出结核病的非洲巨型袋鼠不是宠物,但研究人员仍然关心它们,和它们玩耍。

爱德华兹博士选择专注于训练狗来检测肺癌,因为他们意识到肺癌往往发现得太晚而无法治疗。例如,在澳大利亚,肺癌更有可能在晚期被诊断出来。“这些狗可能在早期阶段患上肺癌,可以通过非侵入性和简单的样本收集方法进行治疗。”爱德华兹博士说。“他们发现的不会是单一的化合物。它更像是一个文件。

“健康人的呼吸中可能存在一些东西,但在肺癌患者身上,比例是不对的。”狗可能是一种有价值的权宜之计,研究人员开发的技术可以模仿它们嗅出疾病的能力。

爱德华兹博士说:“狗和老鼠酝酿嗅觉已经有很长时间了,所以它们的发展仍然远远领先于我们。”“我们认为狗可以为此加快机器技术的发展,因为使用动物的主要问题是它们的可靠性。”换句话说,研究人员可以将电子传感器校准到一定水平,但狗和其他动物总是处于校准模式——总是在学习。狗启发的纳米技术

虽然狗已经被训练来检测不同的人类疾病,但人们对它们是如何做到的知之甚少。这一知识使得像麦考瑞大学材料工程师Noushin Nasiri这样的科学家使用他们的嗅觉技能。“我们知道,狗的嗅觉系统中有60倍多的受体,大脑处理气味的区域约为40倍大,”纳西里博士说。“但现实是,我们不知道如何准确地检测非常低浓度的生物标志物。

科学家们早就知道疾病可以通过气味来检测,但挑战在于让传感器足够敏感,能够检测到这些微小的变化。

生物传感器的海绵状纳米结构的显微图像。为了解决这个问题,Nasiri博士一直从狗的鼻子中汲取灵感,改进她的纳米级医用呼吸仪。“传感器只有2%的材料,其余是空气-反映了狗的鼻子的结构,这是超级海绵和多孔的,”她说。“空气可以穿透整个传感器,而不仅仅是表面,因此更容易检测空气中的化合物。”

在一位朋友死于肺癌后,Nasiri博士开始研究人类疾病的生物传感器。“她在被诊断患有肺癌后仅四个月就去世了,因为发现得很晚,”她说。“我在想,如果我们家里有一个小巧便携的设备,我们就可以更频繁地检查我们的健康状况。”如果传感器是阳性的,我们就去看医生。

戴着手套的手拿着一个微小的传感器

Nasiri博士正在开发各种形状和大小的微型传感器,以找出最佳的工作模式。

标签:生物传感器