Během jara častá rýma mívá za následek i ztrátu čichu, který přitom lidem pomáhá například s rozpoznáním nezdravého prostředí či chrání od otravy. Ne nadarmo se člověku po přičichnutí k opravdu zkaženému masu dělá na zvracení. Pokud pak někomu zrovna nevoní z úst, leckdy se tak dá najít příznak nemoci.
Možná ještě horší účinek než rýma mají na člověka některé vynálezy dvacátého století. Takové vakuové balení masa prodlužuje jeho skladovací dobu, na druhou stranu si ale do vybalení nákupu nikdo nemůže být jistý, jestli z koupené flákoty večeři opravdu uvaří. I samotné datum spotřeby bývá totiž určeno odhadem, a ne vždy je na něj spolehnutí.
Blíží se však doba, kdy s váháním v supermarketu bude konec. Vědcům se totiž podařilo vymyslet jakýsi „umělý nos“, který pomůže se s těmito problémy vyrovnat. I když člověku trpícímu rýmou požitek z rozkvetlé louky nezprostředkuje.
Hledá se bomba i bakterie
Za jedním ze směrů „čichacího“ výzkumu stojí americký profesor chemie Kenneth S. Suslick, který se na University of Illinois specializuje na výzkum chemických a mechanických působení ultrazvuku. Jeho vynález v této oblasti bude možná na letištích brzy pomáhat odhalovat bomby z plastické trhaviny TATP a zvlášť v Americe způsobil pěkný rozruch. Prý bude stačit zamávání kouzelnou krabičkou okolo cestujícího, aby bylo jasné, že u sebe nemá výbušninu.
Hledač výbušnin funguje prakticky stejně jako jeho aktuální „umělý nos“ na bakterie.
Ne, že by současné zdravotnictví bakterie najít neumělo, má na to poměrně spolehlivé metody. Ty se ale kromě automatizace a využití počítačů za posledních sto let prakticky nezměnily. Vzorky krve s podezřením na bakteriální infekci musejí být den až dva inkubovány, než se podaří přítomnost bakterií potvrdit. Pak je ještě třeba odhalit druh a kmen bakterií. „Hlavní problém klinického testování krevních kultur je, že proces trvá příliš dlouho. Přítomnost bakterií může být spolehlivě diagnostikována do 72 hodin, ale tou dobou už by mohl pacient zemřít na sepsi,“ říká Suslick.
Medicína pro vylepšení využívá sofistikovanou spektroskopii, která bakterie identifikuje prostřednictvím elektromagnetického záření. Tým z University of Illinois nicméně zvolil cestu rozpoznávání pomocí „vůně bakterií“. Ostatně i leckteří zkušení lékaři je poznají po čichu. Bakterie totiž kvůli svému metabolismu vylučují jako vedlejší produkt specifickou sloučeninu chemikálií, každý jejich druh i zvláštní kmen tak za sebou zanechává „otisk“ v podobě různých plynových směsí.
„Bakterie vnímáme jako miniaturní chemické továrny, na jejichž odpady nemají vliv zákony ani ochránci životního prostředí. Navíc technologie, kterou využíváme, už své schopnosti prokázala v jiných oblastech, takže přizpůsobit ji nebyl až takový problém,“ prohlašuje Suslick.
Náklady minimální, využití široké
Umělý nos z americké univerzity samozřejmě nevypadá jako opravdový čichací orgán. Jde spíše o něco jako senzorový film se šestatřiceti puntíky pigmentu měnícími barvu ve chvíli, když ve vzduchu zaznamenají nějaké chemikálie. Laboranti ho umístí na vnitřní stranu víčka Petriho misky s podezřelým krevním vzorkem a pak ji převrácenou položí do obyčejného skeneru. Ten každých třicet minut senzorový film naskenuje, čímž kontroluje barevné změny jednotlivých teček. Určení bakterií se tak podobá časosběrnému dokumentu, protože jednotlivé druhy i kmeny mají unikátní sekvenci barevných změn. Ve výsledku to vypadá, jako by se bakterie na film podepsala barevným Braillovým písmem. „Všechny testované vzorky byly během deseti hodin identifikovány s přesností 98,8 procenta,“ píše Suslickův tým ve studii, kterou uveřejnil Journal of American Chemical Society.
Studie se zaměřila na deset nejčastějších bakterií, mezi něž se zařadily Enterococcus faecalis, jež má na svědomí infekce močového měchýře či respirační onemocnění, a zlatý stafylokok, jenž je nebezpečný především při nakažení v prostředí nemocnic, kde bývá tato bakterie imunní vůči řadě antibiotik. V tom je výzkum Suslickova týmu také velmi důležitý – pozná totiž formy bakterií odolávajících určitým antibiotikům, což může případnou léčbu výrazně urychlit.
Vědci se ve studii sice omezili na deset bakterií, ale ubezpečují, že jich mohou s postupujícím výzkumem identifikovat čím dál více. Tvrdí dokonce, že si neumějí představit horní hranici počtu identifikovatelných bakterií.
„Tohle je opravdový pokrok. Takový výzkum reprezentuje odklon od tradičního přístupu rozpoznávání molekul, který je svým způsobem jednostranný. Nároky na uvedení této technologie do praxe jsou minimální a její využití je opravdu široké,“ citoval časopis Science chemika Nathaniela Finneyho z Univerzity v Curychu.
Kromě letišť se může „umělý nos“ využívat například v průmyslu pro varování před únikem nebezpečných chemikálií a plynů. Zdravotnická zařízení metodu mohou používat k diagnóze pomocí dechu v případě infekcí dutin či pro testy na rakovinu plic. Suslick, spoluvlastník společnost iSense, která má jeho detektor bakterií i bomb uvést na trh, spolu se svým vědeckým týmem metody identifikace bakterií dále vylepšuje, aby byly rychlejší i efektivnější.
Už žádný zelený řízek
Americkým vědcům roste ovšem konkurence v Německu. Tam podobný, ale o něco jednodušší postup piluje Anna Hezingerová v mnichovském institutu Fraunhofer, jenž je největším evropským centrem pro aplikovaný výzkum. Její senzorový film je spíše podobný klasickému lakmusovému papírku. Pomoci může hlavně v potravinářství, kde tento umělý nos vyčenichá zkažené jídlo.
„Na rozdíl od doporučeného data spotřeby nejde o odhad, ale o opravdovou kontrolu samotného jídla,“ vysvětluje Hezingerová, jejíž projekt sponzoruje Spolkové ministerstvo pro vědu a výzkum. Proužek vzdáleně připomínající lepicí pásku může být zapracován přímo do obalů potravin. Pokud se uvnitř zabalené maso začne kazit, produkuje aminy, zapáchající organické sloučeniny, které mohou mít při vysoké koncentraci i toxické účinky. Jakmile jejich produkce dosáhne určité hladiny, senzorový film změní barvu – ze svítivě žluté se změní na temně modrou – a s váháním v supermarketu je konec.
Výroba „umělého nosu“ má být podle institutu finančně nenáročná, což je důležité pro široké využití nápadu. I když byl tento film vyvinut pro kontrolu masných výrobků, dá se přizpůsobit i jiným potravinám. „Ačkoli princip funguje na základě chemické reakce, k jídlu se chemikálie nedostanou. Mezi filmem a potravinou je vrstva propustná jen pro plynové aminy,“ ubezpečuje Hezingerová.
Německá výzkumnice nemá na rozdíl od Suslicka vlastní firmu, a tak momentálně vyjednává s partnery, kteří ji pomohou uvést na trh jak senzorový film, tak jeho elektronickou variantu. Ta je sice komplikovanější a dražší, ale mohla by se hodit potravinářským firmám a zaměstnancům balícím potraviny. Mohli by díky ní kontrolovat kvalitu, a tím zajistit, že zkažené výrobky se z továrny nedostanou. Nemusí přitom zůstat jen u jídla. I vědci z Fraunhoferu zacílili na medicínu, když podobný proužek zakomponovali do obvazů, které mohou zdravotníky změnou barvy varovat, že se do ošetřené rány dostala infekce.
