Analitski pristopi na osnovi izdihanega zraka za spremljanje okoljske izpostavljenosti in zdravja dihal

Raziskave, izvedene v Laboratoriju za vede o okolju in življenju (LVOŽ), so prispevale k razvoju in uporabi analitskih pristopov za zaznavanje hlapnih organskih spojin (VOC) v izdihanem zraku kot neinvazivnih biomarkerjev, povezanih z boleznimi dihal, mikrobnimi okužbami in odzivi na okoljsko izpostavljenost. Delo združuje analizno kemijo, vedo o okoljski izpostavljenosti in klinične raziskave z namenom proučevanja potenciala analize izdihanega zraka za spremljanje zdravja dihal in okoljsko pogojenih fizioloških odzivov.

Pomemben prispevek raziskav je bila identifikacija in karakterizacija hlapnih spojin, povezanih s stanji dihal, bakterijskimi okužbami pljuč in z izpostavljenostjo povezanimi biološkimi odzivi. Raziskave so pokazale potencial analitskih pristopov na osnovi izdihanega zraka za hitro in neinvazivno spremljanje fizioloških procesov, povezanih z boleznijo in okoljsko izpostavljenostjo, zlasti pri kritično bolnih pacientih. Delo je prispevalo tudi k boljšemu razumevanju bioloških in analitskih izzivov, povezanih z interpretacijo biomarkerjev na osnovi VOC ter uporabo analize izdihanega zraka v kliničnih in okoljskih okoljih.

Raziskave prispevajo k razvoju neinvazivnih analitskih metodologij za spremljanje fizioloških odzivov, povezanih z boleznimi dihal in okoljsko izpostavljenostjo. Delo obravnava pomembne interdisciplinarne izzive na stičišču analizne kemije, okoljskega zdravja in vede o izpostavljenosti ter podpira širša prizadevanja za zgodnje odkrivanje in spremljanje okoljsko pogojenih bolezni in stanj dihal ter izpostavljenosti onesnaževalom. Raziskave prispevajo k nadaljnjemu razvoju translacijskih analitskih orodij, pomembnih za personalizirano medicino, ocenjevanje okoljskega zdravja in obvladovanje bolezni dihal.

Metodološki razvoj je prispeval k večji analitski transparentnosti ter boljšemu razumevanju omejitev in variabilnosti, povezanih z analizo VOC v izdihanem zraku. Nadaljnji razvoj bi se moral osredotočiti na izboljšanje standardizacije vzorčenja in analitskih postopkov ter na vključevanje pristopov za spremljanje na osnovi izdihanega zraka v okoljsko in klinično relevantne procese ocenjevanja izpostavljenosti.

Raziskave so potekale v okviru obsežnega mednarodnega in interdisciplinarnega sodelovanja, ki je vključevalo klinične, analitske in biomedicinske partnerje. Delo je privedlo do objav v uglednih mednarodnih znanstvenih revijah, med drugim Clinical Infectious Diseases, Thorax in Trends in Analytical Chemistry, ter prispevalo k večji mednarodni prepoznavnosti raziskav UNG na področjih analizne kemije, okoljskega zdravja in translacijske diagnostike.

Izbrani raziskovalni rezultati

• Ahmed W, Fenn D, White IR, Dixon B, Nijsen TME, Knobel H, Brinkman P, van Oort PM, Schultz MJ, Dark P, et al.; BreathDx Consortium (2023). Microbial volatiles as diagnostic biomarkers of bacterial lung infection in mechanically ventilated patients. Clinical Infectious Diseases 76(6):1059–1066.
• Peel A, Wang R, Ahmed W, White IR, Wilkinson M, Loke YK, Wilson AM, Fowler SJ (2023). Changes in exhaled volatile organic compounds following indirect bronchial challenge in suspected asthma. Thorax 78(10):966–973.
• Magnano MC, Ahmed W, Wang R, Bergant Marušič M, Fowler SJ, White IR (2024). Exhaled volatile organic compounds and respiratory disease: Recent progress and future outlook. Trends in Analytical Chemistry 176:117739