檢測呼氣中的生物標記
如果醫學檢測不用驗血、驗尿等繁雜的手續，只要呼一口氣，是不是方便多了呢?現行警察對酒駕嫌疑人的量測方法，就是請駕駛呼一口氣，然後看呼出氣體內的酒精濃度。檢測酒駕的例子，「酒精濃度」就是要從呼出來的氣體，量測的目標。以同樣的方式來量測其他疾病，同樣要確定量測的目標，是什麼?也就是所謂的「生物標記」(biomarker)。然後，這樣的生物標記，可以在受測者呼出的氣體中量測的到。要用來檢測疾病，這種生物標記的量測，更必須有它的特殊性和重複性。簡單說，就是很確定它是某個疾病的指標，而且能夠反覆、穩定的被檢測到。
合成的生物標記
醫學用檢測試劑的開發，常常就是一連串生物或化學反應的科學呈現。有的科學家致力於這裡所謂一連串反應的研究，有的則致力於怎麼用方便也快速的方式，準確將這些反應呈現，進而商品化。隨著 COVID-19帶來的一連串問題，人們開始更著重思考怎麼讓檢測能夠快速、簡單。生物體因為新陳代謝等生理反應改變，的確可以反應出不同的疾病。有的時候我們從身旁人的口氣，都大概可以感受出差異。生醫人網摘之前也報導過用呼氣來檢測癌症。但是，如果要檢測的標的物，無法在呼氣時直接呼出來，進而被檢測到，該怎麼做?能夠產生「合成的生物標記 」(synthetic biomarker)嗎?
導入奈米顆粒，反應釋放氣體
所謂的「合成的生物標記」，意指這些生物標記不是源產於生物體。MIT News近日的一項研究成果，就是開發方法檢測合成的生物標記。研究員以客製、含有胜肽的奈米顆粒，注入受測者的氣管；奈米顆粒進入肺部後，遇到目標檢測疾病所特有的蛋白酶，奈米顆粒上的胜肽被劈開，末端帶揮發性的分子 釋放，氫氟氨類(hydrofluoroamines)隨呼氣呼出。研究員以小鼠進行動物實驗，成功地檢測綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)導致的肺炎和alpha-1 抗胰蛋白酶缺乏的遺傳性疾病; 這兩種疾病，啟動免疫細胞，產生嗜中性粒細胞彈性蛋白酶 (neutrophil elastase)，遇到注入的奈米顆粒，釋放奈米顆粒上的氣體，成功以質譜儀檢測。
更優的試劑導入和標記感測
這個研究，建立了前述檢測試劑開發，一連串生物和化學反應的部分。然而，科學家對注入奈米顆粒和偵測氣體成份的方式，仍不滿意。希望進一步能夠用吸氣的方式，讓受測者吸入奈米顆粒；反應十分鐘後，受測者對著一鏡子呼氣，就能偵測出是否有釋放出的氣體。
看完以上研究的介紹，有什麼想法?近幾年，產業界興起對體外診斷系統(In Vitro Diagnostic System)的開發，不乏電子業轉型，積極涉獵體外診斷系統的相關產品。以上這個檢測系統，生物和化學反應先在生物體內發生，有別於傳統的體外診斷方式，但希望能帶來更多檢測產品開發上的啟發。期待有更多的應用能以產品呈現，未來這類的檢測，都能像呼吸一般自然、簡單。
文章參考：MIT News
圖片來源：just breathe by chintermeyer@flickerCC BY-SA 2.0
