A Szegedi Tudományegyetem Fotoakusztikus Kutatócsoportjában 1994-ben indultak Szabó Gábor és Bozóki Zoltán vezetésével a fotoakusztikus spektroszkópiai kutatások és fejlesztések. A munka eredményeként fotoakusztikus műszerekre alapozott eszközpark és tudásbázis jött létre. A kutatók nagy hangsúlyt fektettek a gyakorlati alkalmazásokra: az elmúlt években fejlesztették ki például a műtrágyázás okozta ammónia-kibocsátás mérésére, illetve a földgáz ipar számára, kénhidrogén és vízgőztartalom mérésére alkalmas mérőműszert is. Orvosi alkalmazás a kilélegzett levegő gázösszetételének, például a metán-tartalmának diagnosztikai célú vizsgálata.

A fotoakusztikus jelkeltés lényege, hogy a vizsgált gáztérfogatot megfelelő hullámhosszúságú lézerrel átvilágítva azok a gázmolekulák, melyek elnyelik a gerjesztő fényt, az alapállapotból egy nagyobb energiájú állapotba gerjesztődnek. Ezután ezek a molekulák visszakerülnek az alapállapotba, melynek eredményeként a felszabaduló energia a fényelnyelő molekulák környezetét felmelegíti. „Amennyiben a gerjesztő fényt periodikusan moduláljuk, akkor a megvilágított térfogatban a hőkeltés is periodikus lesz. A periodikus hőmérsékletváltozás, periodikus nyomásváltozást hoz létre, azaz hanghullámot generál, ami egy mikrofonnal detektálható. A fotoakusztikus jelkeltés során a keletkezett hang amplitúdója arányos az elnyelt fény mennyiségével, azaz végső soron a fényelnyelő molekulák koncentrációjával is” – magyarázta Mohácsi Árpád, az ELI ALPS Vákuumtechnológiai Csoport vezetője, a Fotoakusztikus Kutatócsoport korábbi tagja. A fizikus szerint a kutatóintézetbe szervezett véradásra elhozott műszer olyan érzékeny, hogy egymillió molekulából akár egy-két metánt is képes kimutatni. Nagyobb teljesítményű, esetleg más hullámhosszú lézerekkel ennél is érzékenyebbé tehető az eszköz.

Hartmann Petra, az SZTE SZAKK Traumatológiai és Ortopédiai Klinika egyetemi docense szerint az emberi szervezetből kilélegzett metán kizárólag a vékonybélből származhat, mivel ott vannak az ősbaktériumokként is emlegetett, a mikrobiom részének tekintett metánt termelő archeák. (A baktériumokhoz hasonlóan ezek is egysejtű, sejtmag nélküli, azaz prokarióta szervezetek.) A keletkező metán a bélfalon átdiffundálva belekerül a vérkeringésbe, majd onnan a tüdőbe jut, végül a kilélegzett levegővel távozik.

A metán mennyisége azonban csökken, ha valakit hirtelen, jelentős mennyiségű vérveszteség ér. Ilyenkor a szervezet ugyanis azonnali kompenzációs választ indít be - a vékonybélben összehúzódnak az erek, emiatt csökken a metánkibocsátás. Azonban a vérvesztésnek nincs olyan mérőmódszere, amivel folyamatosan megbecsülhető annak mértéke, csupán közvetett adatokból - például pulzus-emelkedés vagy vérnyomás-esés - lehet erre következtetni, vagy ismételt vérminta vételek során a hemoglobin és a hematokrit értékekből. Ezért lenne jó egy olyan eszköz, amivel folyamatosan becsülhető a vérvesztés mértéke, és az ennek kezelésére alkalmazott terápia. A kutatók szerint a kilélegzett levegő metánkoncentrációjának mérése a Szegedi Tudományegyetemen kifejlesztett eszközzel erre alkalmas lehet.

Kooperáló betegnél a mérés nagyon egyszerű, és a résztvevő számára sem megterhelő, hiszen csak egy száj elé tartott szondába kell kilélegezni. Műtétek során pedig még egyszerűbb, mert intubált pácienseknél a kilélegzett szén-dioxid szintet egyébként is mérik, csupán annyit kell tenni, hogy egy Y-csatlakozó segítségével a levegő egy részét a metánmérőbe vezetik. Hartmann Petra és kollégái politraumatizált, súlyosan sérült betegek esetében már kimutatták a folyadékpótlás hatására bekövetkező kilélegzett metánszint emelkedést. Ezt követően csípőprotézis beültetés során az érintett betegeknél elemezték a metánszintet, azonban nem láttak szignifikáns kapcsolatot a vérveszteség és a kilélegzett metán mennyisége között. Ennek az a magyarázata, hogy ilyen beavatkozás során mindössze 200-300 milliliter a vérveszteség, miközben jelentős a folyadékpótlás, így a szervezet kompenzációs válaszai nem kifejezettek. A véradás ellenben kiváló lehetőség, hiszen rövid idő (tíz perc) alatt közel félliter vér távozik a szervezetből.

Az ELI ALPS Lézeres Kutatóintézetbe szervezett véradáson 26 fő vett részt, közülük négynél a metánszintet is meg tudták mérni az SZTE kutatócsoportjának tagjai. Az egyik véradónál kimutatták, hogy a vérvétel alatt hét-nyolc perig csökkent a metánszint, majd az utolsó két percben elkezdett emelkedni. Hartmann Petra szerint az emberek 30 százaléka metántermelő, ami a mikrobiom egyedi eltérésével magyarázható. Az egyetemi docens szerint speciális megoldásokkal a metánt nem termelőkre is kiterjeszthető a vizsgálat. „Traumatológusként érdekel, hogyan tudnánk a vérveszteség mértékét objektíven elemezni. Minél több az információnk a betegről, annál hatékonyabban tudjuk kezelni. Ha sikerül bizonyítani, hogy a vérveszteség szoros kapcsolatban áll a kilélegzett metán mennyiségével, a folyadék- illetve a vérpótlással, akkor a gyógyászatban hasznos vizsgálati módszerrel gazdagodnánk. Az eredmény jelentős tudományos áttörést jelentene” – foglalta össze a gondolatait Hartmann Petra egyetemi docens.

Forrás: ELI ALPS

Fotók: Balázs Gábor

Szöveg: Ötvös Zoltán