2.0 Inngangur

A person is shown blowing into a tube connected to a plastic bag. There is a computer screen displaying data that reads “Mass Spectral Breath Analysis.” An arrow from the plastic bag points to an illustration of different molecular compounds contained in the person’s exhalation — Mynd 2.1 Greining á sameindum í útöndunarlofti getur veitt verðmætar upplýsingar sem leiða til snemmgreiningar á sjúkdómum eða greiningar á umhverfisváhrifum af völdum skaðlegra efna. (heimild: breytt útgáfa af verki eftir Paul Flowers)

Lungnasjúkdómar og lungnakrabbamein eru meðal skæðustu sjúkdóma heims, meðal annars vegna þess hve seint þeir greinast. Flestar skimunaraðferðir sem ekki eru ífarandi eru ekki áreiðanlegar og sjúklingar veigra sér oft við nákvæmari aðferðum vegna óþæginda eða hugsanlegrar hættu sem þeim fylgir. En hvað ef hægt væri að fá nákvæma greiningu með einföldu öndunarprófi?

Snemmgreining á lífmerkjum, efnum sem gefa til kynna sjúkdóm eða lífeðlisfræðilegt ástand lífveru, gæti gert greiningu og meðferð mögulega áður en ástand verður alvarlegt eða óafturkræft. Nýlegar rannsóknir hafa sýnt að útöndunarloft getur innihaldið sameindir sem geta verið lífmerki fyrir nýleg umhverfisváhrif af völdum mengunarefna eða fyrir sjúkleg ástand, allt frá astma til lungnakrabbameins. Vísindamenn vinna að því að þróa „fingraför“ lífmerkja sem hægt væri að nota til að greina tiltekinn sjúkdóm út frá magni og auðkennum ákveðinna sameinda í útöndunarlofti sjúklings. Á rannsóknarstofu Sangeetu Bhatia við MIT notaði teymi hennar efni sem hvarfast sérstaklega inni í sjúkum lungnavef; myndefni efnahvarfanna verða til staðar sem lífmerki sem hægt er að greina með massagreiningu (greiningaraðferð sem fjallað er um síðar í kaflanum). Hugsanleg notkun myndi gera sjúklingum með snemmkomin einkenni kleift að anda að sér eða innbyrða „skynjaraefni“ og anda svo mínútum síðar í greiningartæki til sjúkdómsgreiningar. Svipaðar rannsóknir vísindamanna á borð við Lauru López-Sánchez hafa leitt af sér svipaðar aðferðir fyrir lungnakrabbamein. Grundvallarhugtak sem liggur að baki þessu markmiði er auðkenni sameindar, sem ræðst af fjölda og gerð frumeinda sem hún inniheldur og hvernig þær eru tengdar saman með efnatengjum. Í þessum kafla verður fjallað um nokkrar af grundvallarreglum efnafræðinnar sem tengjast samsetningu efnis, þar á meðal þær sem eru lykilatriði í hugtakinu um auðkenni sameinda.

Námsmarkmið