Lead
Gassensoren können aus der Atemluft Krankheiten wie Lungenkrebs, Diabetes oder Nierenversagen schon in einem frühen Stadium erkennen und deren Therapie überwachen. Sie stellen somit eine nicht-invasive Alternative zu Methoden wie Blutbildanalyse oder Biopsie dar. Besonders gut geeignet sind chemoresistive Sensoren basierend auf Metalloxiden. Diese bieten ein hohes Mass an Miniaturisierung, sehr hohe Sensitivität, tiefe Herstellungskosten und eine einfache Bedienung und sind somit ideal für die Integration in tragbare Geräte für den alltäglichen Gebrauch. Für die Anwendung in der Atemgasanalye verbleiben jedoch zwei grosse Herausforderungen: Erstens müssen die Sensoren am Menschen ausreichend getestet und mit einer verlässlichen Methode validiert werden und zweitens muss der Sensormechanismus besser verstanden werden um eine weitere Sensoroptimierung bezüglich Sensitivität und Selektivität zu ermöglichen.

Lay summary
Diese Herausforderungen können mit dem hier vorgeschlagenen und einzigartigen System zur in operando Charakterisierung von Atemgassensoren bewältigt werden. Hauptbestandteil des Systems ist ein Hochleistungsmassenspektrometer für eine präzise Atemgasanalyse bei Menschen zur Validierung des Sensors. Zusätzliche Messgeräte ermöglichen die Bestimmung der Partikelgrösse, deren Selektion sowie die piezoelektrische Eigenschaften des nanostrukturierten Metalloxidfilms des Sensors für eine gezielte Optimierung auf maximale Sensitivität und Selektivität. Das beschriebene System soll verwendet werden um Atemgassensoren für die Erkennung von Diabetes, Nierenversagen, Lungenkrebs sowie die Überwachung der Blutdialyse und des Blutzuckerspiegels zu entwickeln. Dieses Forschungsprojekt ist Teil von „Zurich Exhalomics“ der Hochschulmedizin Zürich, einem interdisziplinären Zusammenschluss für medizinische Forschung der ETH Zürich, der Universität Zürich, dem Universitätsspital Zürich und dem Kinderspital Zürich.