我们的身体就像是一座构造复杂且设计精妙的化学工厂，每一个生理过程都像是工厂中精密运行的生产环节。就连呼气这样平常得容易被我们忽视的行为，其实也是一个装满信息的宝库。

在呼出的气体中，除了大家都熟悉的的水蒸气和二氧化碳，还存在大量其他大量的人体代谢产物，它们是由人体新陈代谢这一复杂过程所产生的，而其中有一种名为异戊二烯的化学物质，它或许对于肺癌的诊断筛查便有着至关重要的意义。

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异戎二烯，属于肺癌的“气味”

从肺里面的细胞开始不受控制的分裂，到最终形成肿瘤的这个过程中，科学家们经深入研究发现，呼出气体内异戊二烯的含量会呈现出一定的下降趋势。

图片来源：摄图网

然而，要精准捕捉这种细微变化极具挑战性，这要求相应的检测传感器具备超高的灵敏度，具体而言，需能够探测到处于十亿分率（ppb）这一极其微小浓度范围内的异戊二烯水平变化，这好比在浩渺宇宙中追踪一颗黯淡的星辰。

同时，检测传感器还需拥有如同最敏锐的鉴别专家一般的能力，将异戊二烯与呼吸中其他挥发性化学物质清晰地区分开来，并且要能够抵御呼吸过程中自然存在的湿度对于检测灵敏度的影响。

在研发此类特殊气体传感器的过程中，科研人员将注意力聚焦于金属氧化物领域。其中，氧化铟（yǐn）相关的化合物展现出可观的应用前景。近期，由我国科学家领衔的科研团队在该方向取得了令人瞩目的突破，对基于氧化铟的传感器进行了深度改良，成功研制出一系列基于氧化铟（In₂O₃）的纳米片传感器。在这些成果中，一种名为 Pt@InNiOx 的传感器脱颖而出。

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颠覆传统筛查的Pt@InNiOx，原理是什么？效果怎么样？

Pt@InNiOx 是由铂（Pt）、铟（In）和镍（Ni）组成，在实验中，研究人员发现，这种传感器能够检测到低至2 ppb的异戊二烯浓度，远远超出了此前传感器的灵敏度。同时，它对异戊二烯的反应比对其他常见挥发性化学物质的反应更为强烈，且在多次模拟使用过程中，传感器的性能始终能够保持稳定。

从科学原理上看，这种卓越的性能源于纳米片的结构和电化学性质。研究人员发现，均匀分布在纳米片上的铂纳米簇在催化过程中发挥了关键作用。这些铂纳米簇像高效的催化剂，能够精确地激活异戊二烯分子的反应，使得传感器在极低浓度下也能准确检测到异戊二烯的存在，从而提供了前所未有的灵敏度和准确度。

图片来源：[1] 异戊二烯吸附结构图，C和D为Pt@InNiOx

那么该传感器在实际的肺癌检查中的效果如何呢？

研究人员将 Pt@InNiOx 纳米片整合到一个便携式传感装置中，并使用该装置检测了13位志愿者的呼气样本，其中包括5位肺癌患者。结果显示，肺癌患者的呼气样本中的异戊二烯浓度低于40 ppb，而健康人的样本中异戊二烯浓度则高于60 ppb。

这一研究结果预示着，我们或许不再需要依赖传统的侵入性筛查方法来检测肺癌，而可以通过简单的呼气检测来识别早期的癌症迹象。对于高风险人群，如长期吸烟者或有家族史的人，非侵入性筛查提供了更加便捷、安全的选择。

结语

加强肺癌早期筛查是改善患者预后、降低肺癌死亡率的关键举措。虽然研究已经表明低剂量螺旋 CT 可用于肺癌筛查并降低死亡率，但人们对其接受程度并不高。

一方面是低剂量螺旋 CT 筛查有潜在的辐射危险，另一方面存在假阳性问题。而假阳性可能引发过度诊断，使得患者不得不接受不必要的有创检查，这无疑会给患者带来了身体和心理上的负担。

而通过呼气来筛检肺癌，尽管这项技术的应用仍处于小样本试验阶段，但其初步结果无疑展示了巨大的潜力。随着将来技术的不断完善和临床验证，觅健科普君相信，这项突破性的非侵入性筛查方法会为患者提供更为便捷、安全的检测选择，不仅仅是肺癌，随着理论的完善和技术的革新，它还可能成为未来其他类型癌症早期发现和治疗的有力武器！

参考文献

[1]Ye Cheng, et al. Ultrasensitive In2O3-Based Nanoflakes for Lung Cancer Diagnosis and the Sensing Mechanism Investigated by Operando Spectroscopy. ACS Sensors, 2024;

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封面图片：摄图网

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