​​Nya metoder för analys av biomarkörer i utandningsluft

Andningsgasanalys är en lovande teknik för icke-invasiv medicinsk diagnostik och fysiologisk övervakning, men vidareutveckling behövs för att öka dess betydelse i det kliniska arbetet. Ramin Ghorbani presenterar en ny metod för analys av utandningsprofiler mätt i realtid, som öppnar upp för snabb bedömning av andningssjukdomar.

Andningsgas är en komplex blandning av hundratals gaser, de flesta närvarande i mycket låga koncentrationer. Några av dessa molekylära föreningar kan användas för att bedöma kroppens fysiologiska och metaboliska tillstånd eller om den har utsatts för exponering. En bättre inblick i biomarkörens ursprung och gasutbyte i luftvägarna kan erhållas genom att kombinera snabb mätning och matematisk modellering av koncentrationsprofilen under en utandning. Ramin Ghorbani har använt detta tillvägagångssätt för utandad kolmonoxid, en potentiell biomarkör för oxidativ stress och andningssjukdomar.

– Vi är intresserade av sjukdomar som drabbar luftvägarna eftersom de är bland de främsta orsakerna till förtida död världen över. Utandad kolmonoxid återspeglar i huvudsak karboxihemoglobin i blodet, men formen av utandningsprofilen beror också på lungdiffusionsegenskaper, bidrag från luftvägsvävnad, exogena källor och betingelser vid provtagningen. Konventionella detekteringsmetoder kan inte urskilja dessa faktorer, vilket försvåra tolkning av resultat, säger Ramin Ghorbani.

Under sina doktorandstudier har Ramin Ghorbani konstruerat ett kompakt instrument baserat på laserabsorptionsspektroskopi och online andningsgasprovtagning som möjliggör noggrann realtidsdetektering av kolmonoxidkoncentrationen i utandad och omgivande luft. Han har också utvecklad en matematisk modell för gasutbytet av kolmonoxid i lungorna. Med den kan utandningsprofiler simuleras och anpassas till experimentell data för att få fram fysiologiska parametrar.

– Även om åtskillnaden mellan endogen och exogen kolmonoxid fortfarande är en utmaning, kan vi upptäcka förändringar i luftvägsproduktionen och hur väl gasen diffunderar över kapillärmembranet. Vi har utfört kliniska studier för att fastställa baslinjen för parametrarna hos friska icke-rökare och undersökte effekten av exponering för höga halter av kolmonoxid och partiklar från vedeldning. På så sätt hoppas vi bidrar till förbättrade, lättanvända andningsgastester för fysiologiska studier och tidig sjukdomsdiagnos.

Ramin Ghorbani är uppväxt i Iran. Han har en masterexamen i fysik från Umeå universitet.

Läs hela avhandlingen digitalt

Om disputationen:

Fredagen den 19 oktober försvarar Ramin Ghorbani, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet, sin avhandling med titeln Real-time breath gas analysis of carbon monoxide – Laser-based detection and pulmonary gas exchange modeling.

Svensk titel: Realtidsanalys av kolmonoxid i utandningsluften – detektion med laserspektroskopi och modellering av gasutbytet i lungorna.

Disputationen äger rum klockan 09.00 i Lilla hörsalen (KBE301), KBC-huset.

Fakultetsopponent är doktor Jonathan Beauchamp, Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV, Germany.

För mer information, kontakta gärna:

Ramin Ghorbani, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik
Telefon: 070-57 52 674
E-post: ramin.ghorbani@umu.se

Pressfoto. Foto:Florian Schmidt