Οι επιστήμονες ανέπτυξαν έναν αισθητήρα αναπνοής που μπορεί να ανιχνεύσει πότε το σώμα καίει λίπος. Στο μέλλον, η διαδικασία του τεστ αναπνοής δεν θα χρησιμοποιείται απλώς από την αστυνομία για τον έλεγχο των ποσοστών αλκοολ, αλλά και για τη δοκιμή της κατάστασης των αθλητών και των ανθρώπων που θέλουν να χάσουν το επιπλέον βάρος. Ένας Έλληνας ερευνητής και οι συνεργάτες του στην Ελβετία ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο που επιτρέπει την εύκολη και σε πραγματικό χρόνο παρακολούθηση της λιπόλυσης (καύσης του λίπους) εξετάζοντας τις εκπνοές ενός ατόμου κατά τη διάρκεια της άσκησης.

Μέχρι τώρα η καύση του λίπους ήταν δυνατό να υπολογισθεί μέσω ενός τεστ αίματος ή ούρων, όπου μετρώνται συγκεκριμένοι βιοδείκτες που «προδίδουν» κατά πόσο έχει καεί το λίπος στο σώμα. Όμως τα τεστ αυτά είναι λιγότερο βολικά και πιο αργά σε σχέση με το νέο τεστ αναπνοής. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Σωτήρη Πρατσίνη του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας (ΕΤΗ) της Ζυρίχης, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αναλυτικής χημείας «Analytical Chemistry».

“Όταν κάποιος καίει λίπος, το σώμα του παράγει υποπροϊόντα μεταβολισμού, που καταλήγουν στο αίμα” εξηγεί ο Andreas Güntner, ένας μεταδιδακτορικός στην ομάδα του καθηγητή Σωτήρη Πρατσίνη. Στους πνεύμονες αυτά τα μόρια, ιδίως τα πτητικά, εισέρχονται στον αέρα που εκπνέει ο άνθρωπος. Το πιο πτητικό και εύκολα ανιχνεύσιμο από αυτά τα οργανικά μόρια είναι η ακετόνη. Η νέα συσκευή διαθέτει αισθητήρες που μετρούν την παρουσία της ακετόνης στην εκπνοή με μεγαλύτερη ευαισθησία από κάθε προηγούμενο αισθητήρα, καθώς μπορεί να ανιχνεύσει ένα μόνο μόριο ακετόνης ανάμεσα σε εκατοντάδες εκατομμύρια άλλα μόρια.

Σε συνεργασία με τους ειδικούς πνευμονολόγους στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Ζυρίχης, με επικεφαλής τον Malcolm Kohler, καθηγητή και διευθυντή του Τμήματος Πνευμονολογίας, οι ερευνητές εξέτασαν τη λειτουργία του αισθητήρα σε εθελοντές ενώ γυμνάζονταν. Οι εθελοντές ολοκλήρωσαν μια συνεδρία διάρκειας 1,5 ώρας σε ποδηλάτο με δύο μικρά διαλείμματα. Οι ερευνητές ζήτησαν από τα εξεταζόμενα άτομα να φυσήσουν σε ένα σωλήνα που συνδέθηκε με τον αισθητήρα ακετόνης σε τακτά χρονικά διαστήματα.

Μέχρι τώρα οι επιστήμονες πίστευαν πως οι αθλητές αρχίζουν να καίουν λίπος μόνο μετά από μια συγκεκριμένη περίοδο σωματικής άσκησης και την επίτευξη ενός ορισμένου καρδιακού ρυθμού, αλλά αυτή η άποψη είναι πλέον ξεπερασμένη. Οι μετρήσεις που έλαβαν οι ερευνητές στη Ζυρίχη έδειξαν ότι η λιπόλυση σε ορισμένους άρχισε μόνο προς το τέλος της εκγύμνασης. Στους άλλους εθελοντές, οι μετρήσεις έδειξαν ότι το σώμα τους άρχισε να καίει λίπος πολύ νωρίτερα.

Οι μετρήσεις ελέγχου έδειξαν ότι η νέα μέθοδος μέτρησης συσχετίζεται καλά με τη συγκέντρωση του βήτα-υδροξυβουτυρικού βιοδείκτη στο αίμα των εθελοντών. Αυτή η ανάλυση αίματος είναι μία από τις σημερινές συνήθεις μεθόδους για την παρακολούθηση της λιπόλυσης. Ο αισθητήρας που αναπτύσσεται από τους επιστήμονες χρησιμοποιεί ένα τσιπ επικαλυμμένο με ένα πορώδες φιλμ από ειδικά ημιαγώγιμα νανοσωματίδια. Τα σωματίδια είναι το τριοξείδιο του βολφραμίου που οι ερευνητές εμφύτευαν με μεμονωμένα άτομα πυριτίου. Η ανάπτυξη του τσιπ ξεκίνησε πριν από επτά χρόνια, όταν ο καθηγητής Πρατσίνης και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ότι τα νανοσωματίδια τριοξειδίου του βολφραμίου αλληλεπιδρούν με την ακετόνη αν τα άτομα των νανοσωματιδίων είναι διατεταγμένα σε μια συγκεκριμένη κρυσταλλική δομή. Η αλληλεπίδραση μειώνει την ηλεκτρική αντίσταση του τσιπ που καλύπτεται με τα νανοσωματίδια και αυτό το φαινόμενο μπορεί στη συνέχεια να μετρηθεί. Αρχικά, η ιδέα ήταν να χρησιμοποιηθεί το τσιπ για τη διάγνωση του διαβήτη, διότι η εκπνεόμενη αναπνοή ασθενών με διαβήτη τύπου 1 χωρίς θεραπεία περιέχει υψηλές συγκεντρώσεις ακετόνης. Από τότε, ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι ο αισθητήρας είναι στην πραγματικότητα αρκετά ευαίσθητος ώστε να ανιχνεύει τις πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις ακετόνης στις εκπνοές ενός ατόμου κατά τη διάρκεια της άσκησης.

Ο Σωτήρης Πρατσίνης, Καθηγητής Μηχανικής Τεκμηρίωσης, γεννήθηκε στις 21 Μαρτίου 1955 στα Χανιά. Έλαβε το πτυχίο Χημικής Μηχανικής το 1977 από το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Συνέχισε τις σπουδές του στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Λος Άντζελες και απέκτησε το M.S. το 1982 και Ph.D. το 1985. Το έτος αυτό διορίστηκε στη Σχολή Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου του Σινσινάτι του Οχάιο όπου προήχθη ως πλήρης καθηγητής το 1994 και υπηρέτησε ως προσωρινός προϊστάμενος Χημικής Μηχανικής το 1998. Το έτος αυτό εξελέγη Καθηγητής στο Τμήμα της Μηχανικής Μηχανολογίας και Επεξεργασίας στο ETH της Ζυρίχης, όπου ίδρυσε το Εργαστήριο Τεχνολογίας Σωματιδίων και διδάσκει Μαζική Μεταφορά, Τεχνολογία Σωματιδίων, Μηχανική Νανοκλίμακας και Σύνθεση Υλικών Καύσης. Έχει επίσης διδάξει στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και στο Πανεπιστήμιο του Νέου Μεξικό (ΗΠΑ), στο Πανεπιστήμιο του Queensland (Αυστραλία) και σε άλλα. Η τρέχουσα έρευνα του καθηγητή επικεντρώνεται στην επιστήμη των σωματιδίων και στη μηχανική με έμφαση στη σύνθεση φλόγας μεταλλικών και κεραμικών νανοσωματιδίων. Τα αποτελέσματά του τεκμηριώνονται σε πάνω από 200 άρθρα σε επιστημονικά περιοδικά και κεφάλαια βιβλίων, ενώ έχει λάβει έξι αμερικανικά και ευρωπαϊκά διπλώματα ευρεσιτεχνίας με άδειες της Dow Chemical, της Degussa και της Hosokawa-Micron. Το πρόγραμμα του καθηγητή χρηματοδοτήθηκε από τα Εθνικά Επιστημονικά Ιδρύματα των ΗΠΑ και της Ελβετίας, την Ελβετική Επιτροπή Τεχνολογίας και Καινοτομίας καθώς και από τις DuPont, Nestle, Toyota, Ivoclar-Vivadent και άλλους.