文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223587
中文引用格式: 陈雨璐,张丞源,郑雨澄,等. 电子鼻技术检测人呼出气挥发性有机物的研究进展[J]. 电子技术应用,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
挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)不仅存在于人类生活环境中,也可由生命体代谢活动产生。人类呼出气中的VOCs种类、含量虽然在个体之间存在差异,但某些烃类、烃类衍生物、苯衍生物的异常变化被报道可作为信号用于区分疾病和健康状态,或指示机体代谢状态。本文综述了呼出气VOCs检测在指示人类健康状态应用领域的意义、方法和最新技术进展,详细介绍了新型电子鼻技术在VOCs临床检测应用的若干实例。
1 研究背景
1.1 VOCs的种类
据世界卫生组织的定义,VOCs指常温下沸点界于50℃~260℃之间的各种有机化合物。VOCs可存在于人类生活环境中,也可由生命体生理代谢活动产生,广泛存在于人体代谢物(呼出气体、粪便和尿液等)中。2014年,英国西英格兰大学Costello等人首次从健康人群的呼出气和其他体液中确定了1 840种VOCs,其中呼出气中含有1 488种VOCs。在人呼出气中检测出的VOCs种类数量关系为烃类>呋喃、醚类>含氮有机物>酮类>醇类>酯类>含卤素有机物>醛类>含硫有机物>酸。呼出气中含量最丰富的VOCs是异戊二烯和丙酮。呼出气VOCs分为外源性和内源性两部分:外源性VOCs来自环境,通过呼吸道或消化道等途径进入人体;内源性VOCs可以是人体或病原体代谢过程的产物,也可以是宿主对感染或炎症等过程的病理反应性产物。呼出气检测技术是疾病诊断的新方法,分析呼出气的气体组分,结合代谢组学技术等进行疾病早筛、指示机体代谢状态具有较高的可靠性。同时人呼出气中VOCs种类、含量在个体间存在一定的差异,亦受到性别、年龄、生活习惯以及生活环境等多因素的影响。
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作者信息:
陈雨璐,张丞源,郑雨澄,徐可
(武汉大学 生命科学学院,湖北 武汉430072)