Сегодня, 14 ноября, отмечается Всемирный день борьбы с диабетом. Занимаются этой темой и столичные школьники, решившие узнать, можно ли заметить изменения в организме с помощью простых неинвазивных тестов? Как рассказали "РГ" в департаменте образования и науки Москвы, школьники нашли ответы. Одна из школьниц разработала устройство, которое распознает ацетон в выдыхаемом воздухе, другая — прибор для измерения кислотности слюны с помощью специальной бумажной полоски. Подробности — в материале "РГ".
© Российская Газета
При сахарном диабете может возникнуть опасное осложнение — диабетический кетоацидоз. Оно развивается, когда в организме накапливаются так называемые кетоновые тела — вещества, образующиеся при расщеплении жиров. Без своевременной медицинской помощи такое состояние может привести к коме. Один из возможных признаков такого состояния — запах ацетона изо рта. Для проверки уровня кетонов используют анализы крови и мочи. Однако анализ крови требует прокола кожи, а тесты мочи не всегда позволяют своевременно оценить изменения. Поэтому поиск простых и безболезненных способов контроля остается актуальной задачей.
Ученица 11 класса естественно-научного профиля школы № 117 Полина Ковикова создала прототип устройства, которое позволяет обнаруживать ацетон в выдыхаемом воздухе. Для этого она использовала известную химическую реакцию: при взаимодействии ацетона с йодом в щелочной среде образуется желтый осадок — йодоформ. Устройство выглядит необычно для медицинской разработки: его основой стала обычная пластиковая бутылка объемом пол-литра. В крышке сделано отверстие для трубки, через которую человек должен выдыхать воздух. На дне расположена емкость со специальным раствором йода и щелочи. По задумке школьницы, если в выдыхаемом воздухе присутствует ацетон, раствор должен изменить свой вид.
Полина проверила принцип работы устройства в лаборатории. Для экспериментов она использовала образцы с заранее известным содержанием ацетона. Уже через 30 — 60 секунд жидкость мутнела, появлялся мелкий желтый осадок и характерный запах. Чем больше было ацетона, тем заметнее становился осадок.
Во время испытаний удалось обнаружить ацетон в концентрации около 0,1 миллиграмма на литр. В повторных экспериментах школьница получила сходные результаты.
Главные преимущества прототипа — простая конструкция, доступные материалы и отсутствие необходимости брать кровь для анализа. В дальнейшем Полина планирует усовершенствовать разработку, добавив модуль, который сможет не просто показывать наличие ацетона, но и измерять его концентрацию.
Пока устройство испытано только в лабораторных условиях на модельных образцах. Его еще предстоит исследовать с участием специалистов и пациентов, чтобы оценить возможность практического применения. Кроме того, работа с химическими реактивами требует соблюдения мер безопасности, поэтому использовать такой прототип самостоятельно дома нельзя.
Другой подход предложила ученица 11 инженерного класса школы № 629 София Захарова. Она решила исследовать, можно ли использовать кислотность слюны как дополнительный показатель изменений в организме.
При диабетическом кетоацидозе нарушается кислотно-щелочной баланс крови. София предположила, что определенные изменения могут отражаться и на кислотности слюны. Проверить эту идею она решила с помощью индикаторной бумаги, которая меняет цвет в зависимости от кислотности жидкости.
Для своего устройства школьница выбрала полоски, рассчитанные на диапазон pH от 5,4 до 8,0. Показатель pH позволяет определить, насколько среда кислая или щелочная.
Сначала София проверила работу индикаторной бумаги на растворах с известной кислотностью. Для первых опытов она использовала бытовые средства — гель для душа, стиральный порошок и чистящее средство. Затем провела испытания на стандартных лабораторных растворах, подтвердив, что полоски правильно меняют цвет в зависимости от pH.
Сам прибор школьница изготовила на 3D-принтере из прочного пластика. В корпусе предусмотрены отделение для проведения теста и закрытый отсек для хранения запасных полосок, защищающий их от влаги. На поверхность прибора нанесены цветовая шкала и краткая инструкция.
Принцип работы простой: на индикаторную полоску нужно нанести каплю слюны, подождать 30 секунд и сравнить получившийся цвет со шкалой. Так можно определить приблизительный уровень кислотности.
С прототипом также познакомились пациенты с диабетом. Они отметили, что предложенный формат мог бы быть удобен для повседневного использования.
В дальнейшем София хочет заменить бумажные полоски небольшим электронным датчиком. Он будет показывать точное значение pH на дисплее, избавляя человека от необходимости сравнивать оттенки вручную.
Еще одна школьница, ученица школы № 1158 Елизавета Родченкова разработала рецептуру ополаскивателя для рта на основе мелиссы, который эффективно решает проблему воспаления десен и сухости слизистой оболочки — частых симптомов сахарного диабета, — и не содержит спирта и тяжелых антисептиков, опасных для диабетиков.
Проекты показывают, что знания, полученные в предпрофессиональных классах, помогают школьникам работать с реальными задачами. Девушки не ограничились изучением теории: они выдвинули собственные идеи, создали устройства и проверили их работу экспериментальным путем.
Напомним, что с 2022 по 2031 год в России проходит Десятилетие науки и технологий. Одна из его задач — привлекать талантливую молодежь к исследованиям и разработкам, а также вовлекать ученых в решение важных для страны и общества задач. Подробнее об инициативах, мероприятиях и проектах Десятилетия можно узнать на сайте наука.рф.
