文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223587
中文引用格式: 陳雨璐,張丞源,鄭雨澄,等. 電子鼻技術檢測人呼出氣揮發(fā)性有機物的研究進展[J]. 電子技術應用,2023,49(3):2-10.
英文引用格式: Chen Yulu,Zhang Chengyuan,Zheng Yucheng,et al. Research progress of electronic nose in detecting volatile organic compounds in human exhaled breath[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(3):2-10.
0 引言
揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)不僅存在于人類生活環(huán)境中,也可由生命體代謝活動產生。人類呼出氣中的VOCs種類、含量雖然在個體之間存在差異,但某些烴類、烴類衍生物、苯衍生物的異常變化被報道可作為信號用于區(qū)分疾病和健康狀態(tài),或指示機體代謝狀態(tài)。本文綜述了呼出氣VOCs檢測在指示人類健康狀態(tài)應用領域的意義、方法和最新技術進展,詳細介紹了新型電子鼻技術在VOCs臨床檢測應用的若干實例。
1 研究背景
1.1 VOCs的種類
據(jù)世界衛(wèi)生組織的定義,VOCs指常溫下沸點界于50℃~260℃之間的各種有機化合物。VOCs可存在于人類生活環(huán)境中,也可由生命體生理代謝活動產生,廣泛存在于人體代謝物(呼出氣體、糞便和尿液等)中。2014年,英國西英格蘭大學Costello等人首次從健康人群的呼出氣和其他體液中確定了1 840種VOCs,其中呼出氣中含有1 488種VOCs。在人呼出氣中檢測出的VOCs種類數(shù)量關系為烴類>呋喃、醚類>含氮有機物>酮類>醇類>酯類>含鹵素有機物>醛類>含硫有機物>酸。呼出氣中含量最豐富的VOCs是異戊二烯和丙酮。呼出氣VOCs分為外源性和內源性兩部分:外源性VOCs來自環(huán)境,通過呼吸道或消化道等途徑進入人體;內源性VOCs可以是人體或病原體代謝過程的產物,也可以是宿主對感染或炎癥等過程的病理反應性產物。呼出氣檢測技術是疾病診斷的新方法,分析呼出氣的氣體組分,結合代謝組學技術等進行疾病早篩、指示機體代謝狀態(tài)具有較高的可靠性。同時人呼出氣中VOCs種類、含量在個體間存在一定的差異,亦受到性別、年齡、生活習慣以及生活環(huán)境等多因素的影響。
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作者信息:
陳雨璐,張丞源,鄭雨澄,徐可
(武漢大學 生命科學學院,湖北 武漢430072)