Умное устройство выявляет сжигание жиров по одному выдоху

Исследовательская группа Федеральной политехнической школы Цюриха (ETH Zurich) создала устройство, способное определять сжигание жиров в организме по концентрации ацетона в выдыхаемом воздухе. Ацетон вырабатывается естественным образом, когда организм начинает использовать жиры в качестве источника энергии вместо углеводов, что происходит во время физических нагрузок, диет или голодания.

По конструкции прибор напоминает алкотестеры, применяемые полицией, однако предназначен для оценки метаболических показателей. Пользователь выдыхает в устройство, которое через Bluetooth связывается с приложением на смартфоне и анализирует образец, предоставляя результат примерно за 90 секунд.

Главной технической сложностью стало отделение молекул ацетона от водяного пара, присутствующего в большом количестве в выдыхаемом воздухе, так как влажность может снижать точность измерений. Для решения этой задачи устройство оснащено химическим фильтром, поглощающим ацетон и предотвращающим влияние влаги, а также интеллектуальной системой, которая направляет пользователя при выдохе для получения корректного образца.

В ходе испытаний на 12 добровольцах было собрано свыше 300 образцов в различных условиях, включая занятия спортом и разные диеты. Результаты показали, что показания прибора близки к данным лабораторных масс-спектрометров, с отклонением около 7,5% в некоторых измерениях, что исследователи считают достаточным для мониторинга процессов сжигания жиров.

Андреас Гюнтнер, профессор молекулярного сенсинга ETH Zurich и руководитель проекта, отметил, что целью разработки является упрощение контроля метаболизма до уровня измерения веса или сахара в крови. Он подчеркнул, что реакция организма на физические нагрузки и диеты индивидуальна, поэтому персональный мониторинг эффективнее общих рекомендаций.

Когда запасы углеводов в организме истощаются, печень начинает расщеплять жиры для получения энергии, что сопровождается образованием кетоновых тел, включая ацетон. Ацетон попадает в кровь, затем в легкие и выводится с выдыхаемым воздухом. Измерение ацетона предоставляет прямую информацию о том, использует ли организм жиры в качестве топлива, в отличие от большинства современных умных часов, которые оценивают это косвенно через пульс или уровень активности.

Исследователи считают, что применение устройства выйдет за рамки контроля веса. Оно может помочь пациентам, соблюдающим лечебные диеты, например, при эпилепсии с кетогенной диетой, а также больным диабетом и метаболическими нарушениями. Спортсмены смогут использовать прибор для оптимизации использования различных источников энергии.

Кроме того, устройство способно отслеживать реакцию пациентов на современные препараты против ожирения, включая лекарства на основе гормона GLP-1, фиксируя изменения в сжигании жиров в реальном времени.

Несмотря на перспективные результаты, учёные подчёркивают необходимость проведения более широких клинических исследований с участием различных возрастных и медицинских групп, прежде чем прибор будет рекомендован для диагностического применения в медицине.

Технология уже коммерциализирована через стартап, созданный при ETH Zurich, однако разработчики уточняют, что на текущем этапе устройство предназначено для мониторинга метаболических показателей и не заменяет медицинские обследования и диагностику.

Этот проект отражает тенденцию к развитию персональных медицинских устройств, предоставляющих пользователям оперативные данные. Исследователи стремятся перенести контроль жизненно важных процессов из лабораторий в повседневную жизнь, позволяя каждому лучше понимать реакцию организма на питание и физическую активность и принимать более точные решения для здоровья.