作為代謝組學(xué)中，疾病診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)哮喘的代謝標(biāo)志物，呼出氣中氮氧化物的測(cè)試可以幫助診斷病情發(fā)展。在這方面，以往的工作一般可以由氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行，或者一些研究人員也開(kāi)發(fā)了可直接進(jìn)樣的飛行時(shí)間質(zhì)譜或其他類(lèi)質(zhì)譜方法，以探索臨床使用的可能性。

但現(xiàn)在，一種傳感器，可能會(huì)讓這兩種質(zhì)譜在哮喘的預(yù)防、癥斷與治療應(yīng)用中“下崗”。

美國(guó)羅格斯大學(xué)的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種石墨烯傳感器，可以早期發(fā)現(xiàn)哮喘，改善哮喘和其他呼吸系統(tǒng)疾病的管理，從而防止住院和死亡。

研究人員使用縮小的石墨烯氧化物，精確測(cè)量呼出氣體濃縮物中的亞硝酸鹽，從而在呼出凝結(jié)水中測(cè)量生物標(biāo)志物，有助于了解分子水平的哮喘并導(dǎo)致有針對(duì)性的治療。氧化還原石墨烯耐腐蝕，具有優(yōu)異的電學(xué)性能，在檢測(cè)生物標(biāo)志物方面非常準(zhǔn)確。

羅格斯大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程系助理教授Mehdi Javanmard說(shuō)：“我們的愿景是開(kāi)發(fā)一種可以讓哮喘或另一種呼吸系統(tǒng)疾病患者在頸部或手腕上佩戴的裝置，并定期對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)，以預(yù)測(cè)哮喘發(fā)作或其他問(wèn)題。”。 “它推進(jìn)了個(gè)性化和精密醫(yī)學(xué)領(lǐng)域”。

“呼吸濃縮物中的亞硝酸鹽水平是呼吸道炎癥的有希望的生物標(biāo)志物。使用快速，簡(jiǎn)單的方法來(lái)測(cè)量它可以幫助哮喘確定空氣污染物是否影響它們，以便更好地管理藥物和身體活動(dòng)的使用。”合作研究者，羅格斯環(huán)境與職業(yè)健康科學(xué)研究所（EOHSI）教授Clifford Weisel說(shuō)，“它也可以在醫(yī)生辦公室和急診部門(mén)使用，以監(jiān)測(cè)各種抗炎藥物的有效性，以?xún)?yōu)化治療。”

Javanmard和他的研究小組在Microsystems & Nanoengineering在線發(fā)表了他們的研究報(bào)告（Toward Point-of-Care Management of Chronic Respiratory Conditions: Electrochemical Sensing of Nitrite Content in Exhaled Breath Condensate using Reduced Graphene Oxide）。

導(dǎo)致氣道炎癥和阻塞氣流的哮喘影響全球約3億人。美國(guó)的1770萬(wàn)成年人和630萬(wàn)兒童在2014年被診斷患有哮喘。癥狀包括咳嗽，喘息，呼吸急促和胸悶。其他嚴(yán)重的肺部疾病包括慢性阻塞性肺疾病（COPD），其包括肺氣腫和慢性支氣管炎。

今天用于診斷和監(jiān)測(cè)哮喘的非侵入性方法在表征氣道炎癥的性質(zhì)和程度方面是有限的，并且需要昂貴的，龐大的設(shè)備，使患者不能容易地與它們保持一致。這些方法包括測(cè)量呼吸能力的肺量計(jì)，以及呼出一氧化氮的測(cè)試，這是呼吸道炎癥的指標(biāo)。研究表明，迫切需要改進(jìn)微創(chuàng)方法進(jìn)行分子診斷和監(jiān)測(cè)哮喘。

下一步是開(kāi)發(fā)便攜式可穿戴系統(tǒng)，可在5年內(nèi)在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。研究人員還設(shè)想擴(kuò)大設(shè)備可以檢測(cè)和測(cè)量的炎癥生物標(biāo)志物的數(shù)量。

Javanmard說(shuō)：“僅在美國(guó)，過(guò)敏性炎癥，哮喘和各種呼吸道疾病正在上升，因此可以幫助診斷，監(jiān)測(cè)和管理這些病癥的設(shè)備將面臨高需求。