納米芯片：用呼吸檢測你何時開始燃燒脂肪

 科學(xué)家們建議想要減肥的要少吃多運(yùn)動。耐力訓(xùn)練就是一種不錯的方式，在這期間，身體不僅會燃燒糖等碳水化合物，還會燃燒脂肪。身體究竟在什么時間開始燃燒脂肪，現(xiàn)在可以通過分析血液或尿液中的生物標(biāo)志物來確定。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）和瑞士蘇黎世大學(xué)醫(yī)院的科學(xué)家們開發(fā)出一種非常方便的方法，可以通過測試運(yùn)動中呼出的氣體實(shí)時地監(jiān)測脂類分解。 ETH 教授Sotiris Pratsinis研究團(tuán)隊(duì)中的博士后Andreas Güntner說：“身體在燃燒脂肪的時候會生成副產(chǎn)物，這些產(chǎn)物會進(jìn)入血液?！痹诜闻葜?，這些容易揮發(fā)的分子能夠進(jìn)入人體呼出的氣體中。這些脂質(zhì)代謝產(chǎn)物分子中容易揮發(fā)的是丙酮。Güntner和他的同事們開發(fā)出一種小型氣體傳感裝置，它能夠測量這種物質(zhì)的出現(xiàn)。這種傳感器比過去的同類產(chǎn)品更加敏感：它可以在數(shù)百萬個分子中檢測到單個的丙酮分子。它只測量丙酮分子，所以呼出的氣體中其他800多種揮發(fā)成分都不會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。 主要個體差異
該研究團(tuán)隊(duì)與蘇黎世大學(xué)醫(yī)院的肺部專家們合作，他們在志愿者們運(yùn)動的時候?qū)@種傳感器的功能進(jìn)行了測試。受測對象完成了一個半小時的自行車測試，期間有兩次短暫休息。研究人員讓受測者們向一個試管中吹氣，這個試管與丙酮傳感器相連。 Güntner說：“我們發(fā)現(xiàn)，不同個體呼出的氣體中丙酮濃度差異非常大?！?科學(xué)觀念認(rèn)為運(yùn)動員只有在經(jīng)過了一定時間的強(qiáng)體力活動并且達(dá)到特定心率的情況下才開始燃燒脂肪，但是這一觀點(diǎn)已經(jīng)過時了。測試結(jié)果表明，對于某些志愿者，只有當(dāng)他們完成了這一個半小時的測試之后才開始脂肪分解作用，但是對于另一些志愿者，他們的脂肪燃燒則開始得非?？?。 對比測試結(jié)果表明，這種新方法得到的結(jié)果與測量血液中β-羥丁酸濃度的方法所得到的結(jié)果非常一致。這種血液測試方法是目前監(jiān)測脂類分解的標(biāo)準(zhǔn)方法。 與納米顆粒的相互作用
科學(xué)家們開發(fā)的這種傳感器使用了被特殊半導(dǎo)體納米顆粒的多孔膜所涂覆的芯片。這些顆粒是三氧化鎢，研究人員們向其植入了單個硅原子。 這個芯片的開發(fā)于7年前開始，ETH教授Pratsinis和同事們發(fā)現(xiàn)，如果三氧化鎢的晶體結(jié)構(gòu)以某種特殊形式排列的話，三氧化鎢納米顆粒就會與丙酮相互作用，以減少覆蓋這種納米顆粒的芯片的電阻，而這是可以被測量的。 初，他們想用這種芯片診斷糖尿病，因?yàn)槲唇邮苤委煹腎型糖尿病患者呼出的氣體中含有很高濃度的丙酮。然而，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這種傳感器的靈敏度足以檢測人們在運(yùn)動過程中呼出氣體中的非常低含量的丙酮。

研究中使用的芯片尺寸相當(dāng)于1歐分硬幣.研究人員們正在對測量技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，有望使其尺寸更小。他們的目標(biāo)是為易于操作的設(shè)備提供芯片。Güntner說：“這將使運(yùn)動員和想要減肥的普通人了解自己的身體什么時候開始消耗脂肪，以此來優(yōu)化自己的訓(xùn)練項(xiàng)目?！?廉價，小巧，還靈敏 高度靈敏的丙酮檢測方法已經(jīng)可以通過其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)，比如質(zhì)譜儀，但是它是大型設(shè)備，需要花費(fèi)幾十萬。研究人員在目前的研究中使用這些設(shè)備來驗(yàn)證他們的測試方法。便攜的丙酮呼吸測試設(shè)備已經(jīng)存在了，但是它們只能被使用一次，而且需要測試幾分鐘才能得到結(jié)果。Güntner說：“我們的技術(shù)的優(yōu)勢是便宜，可操作，而且靈敏度高，測試結(jié)果幾乎是實(shí)時的。這使得它非常適合健身的人和節(jié)食的人日常使用。” 科學(xué)家們正在計劃對該測試方法進(jìn)一步優(yōu)化，并使其終上市。他們已經(jīng)開發(fā)出了原型機(jī)?？茖W(xué)家們還在開發(fā)能夠檢測呼出氣體中其他醫(yī)學(xué)相關(guān)分子的空氣傳感器，包括測試腎功能的氨，測試膽固醇代謝的異戊二烯，以及能夠檢測肺癌的醛類。