引言

近期，《美国化学会传感器》（ACS Sensors）发表了两项突破性研究，通过呼气分析技术或可实现慢性肾脏病（CKD）的无创诊断与监测，为早期筛查和病情管理提供创新解决方案。

目前，CKD的诊断主要依赖血液或尿液检测，这些方法不仅需要专业设备与实验室分析，成本较高，且过程相对复杂。而新的研究发现，CKD患者的呼气中氨浓度较高，这促使科研人员探索基于呼吸传感器的非侵入性诊断方案。

口罩嵌入传感器：低成本筛查CKD

这项研究由意大利的科研团队完成，他们开发出一种一次性的电阻式气体传感器阵列，并将其嵌入FFP2口罩内层。该传感器采用卟啉与PEDOT/PSS导电聚合物混合材料，对氨及其他与CKD相关的挥发性化合物具有高度敏感性。通过对不同呼吸速率的循环测量，并运用连续小波变换分析传感器信号，该设备在CKD患者队列与对照组测试中表现出色，通过线性判别分析，其识别CKD患者的真阳性率达到93.3%，真阴性率为86.7%，且有迹象表明该传感器阵列可根据肾功能障碍的严重程度对患者进行分层。

通讯作者CorradoDiNatale教授强调：“这种成本低廉的便携方案特别适合大规模筛查。未来或可通过日常佩戴口罩实现疾病进展监控。”

柔性氨气传感器：实时监测透析疗效

另一项研究来自中国的科研团队，他们制造了一种对CKD关键呼吸生物标志物（氨和肌酐）敏感的柔性室温氨气传感器。该传感器对氨的检测限低至100 ppb，对肌酐的检测限为1 ppm。在临床测试中，研究人员收集并分析了96份呼气样本（39例CKD患者和48名健康对照者各半），借助模式识别算法，利用主成分分析（PCA）解决传感器对CKD生物标志物的交叉敏感性问题，通过支持向量机（SVM）算法构建区分CKD与非CKD以及早期与晚期CKD的诊断模型，总体准确率分别达到0.93和0.94，受试者工作特征曲线（ROC）分析中的曲线下面积（AUC）值分别为0.97和0.99。同时，该传感器还能实时监测患者的血液透析过程，其响应值与血清肌酐水平（r=0.85）和血尿素氮水平（r=0.62）呈现显著正相关，显示出在肾功能评估和CKD诊断中替代传统血液检测的潜力。

论文共同通讯作者、山东理工大学刘波教授表示：“这避免了反复抽血的不便。传感器有望优化透析方案，并为家庭健康管理提供工具。”

总结

两项技术均通过呼气标志物分析实现肾功能评估，展现了可穿戴医疗设备在慢病管理中的潜力。随着全球CKD患者数量的不断增加，这些新型呼吸检测技术的出现，有望改变目前的诊断格局，为患者提供更加便捷、早期的疾病检测手段，尤其适用于资源有限的地区。未来，随着技术的进一步优化和临床数据的积累，基于呼吸标志物的健康监测设备可能会得到更广泛的应用。

参考文献：

1. ACS Sens. 2025 May 7. doi: 10.1021/acssensors.4c03227. Online ahead of print.

2. ACS Sens. 2025 Apr 25;10(4):2823-2839.