Flüchtige Verbindungen in menschlicher Atemluft

Wie alle lebenden Organismen tauscht auch der Mensch flüchtige Verbindungen (VOCs) mit seiner Umwelt aus. Atmung als primärer Austauschprozess sorgt nicht alleine für den Ersatz von CO2 und die Versorgung mit Sauerstoff, sondern liefert darüber hinaus mittels ausgeatmeter Spuren von Substanzen auch wertvolle Informationen z.B. über den Metabolismus, aufgenommene Chemikalien und mikrobiologischen ’Befall’ der Atemwege. Eine derartige Analyse kann insofern Aufschluss über pathogene Prozesse und Ereignisse geben.

G.A.S. entwickelt und produziert anwendungsbezogene Messinstrumente für die Detektion und die Analyse flüchtiger Verbindungen im Spurenbereich. Aufgrund der herausragenden Empfindlichkeit der Ionenmobilitätsspektrometer als Detektor, kann der Atem direkt ohne Erforderlichkeit einer Aufkonzentrierung beprobt werden. Ausgestattet mit gaschromatographischen Trennsäulen, können flüchtige Verbindungen einzeln bestimmt und quantifiziert werden [1]. 

Das BreathSpec® arbeitet als stand-alone Gerät und erlaubt das direkte Ausatmen in das Gerät. Die Probennahme ist sehr reproduzierbar, da sie von einem integrierten Spirometer mit  CO2 und Flussmesser gestartet wird. Aufgrund des speziell entwickelten pneumatischen Set-ups (u.a. mit beiheizten Gaswegen, elektrischem 6-Wege-Ventil und integrierter Ansaugpumpe) werden Atemproben in kontrollierter Weise in das Gerät eingebracht je nach Messungs-/Anwendungserforderlichkeit. G.A.S. hat darüber hinaus ein sehr kostengünstiges und extrem einfaches Probennahmeverfahren mittels Standard-Einwegspritzen entwickelt.

Hierbei wird die Atemprobe in ein auf den Anwendungsfall modifiziertes/optimiertes GC-IMS mit Luer-Adapter injiziert. Dies ist eine äußerst flexibel Art und Weise der Probennahme, da sie die Probennahme von Gasen jeglicher Herkunft sowie statischer- and dynamischer Natur erlaubt. Hierdurch wird es möglich, eine Gasprobe z.B. aus dem Nasen- oder Mundraum, den Kavitäten, oder sogar von der Haut zu nehmen. Da die Luer-Spitze ein allgemeiner Standard in der Medizin ist, kann die Probennahme nahezu universell, sogar bei intubierten Patienten erfolgen.

Beide Geräte und Probennahmemethoden sind nicht-invasiv und nicht unangenehm für den Patienten. Zur Probennahme ist ein Atemzyklus ausreichend. Die typische Messdauer beläuft sich auf ca. 10 Minuten. Beispiele für nachweisbare Substanzen bei gesunden Probanden sind Isopren, kurzkettige Alkohole, Aldehyde und Ketone, Azetonitril, Stickstoffmonoxid*, Dimethylsulfid, weitere Schwefelsverbindungen *.* Messung im negativen Driftspannungsmodus.

[1] Ruzsanyi, V.; Baumbach, J.I.; Sielemann, S.; Litterst, P.; Westhoff, M.; Freitag, L.: Detection of human metabolites using multi-capillary columns coupled to ion mobility spectrometers, J. Chromatographia A 1084 (1-2) (2005) 145-151