ZIF Nanocrystal-Based SAW Electronic Nose to Detect Diabetes in Human Breath

Abstract

In the present work a novel, portable and innovative eNose composed of a surface acoustic wave (SAW) sensor array based ZIF-8, and ZIF-67 nanocrystals (pure and combined with gold nanoparticles) as sensitive layers has been tested as a non-invasive system to detect and differentiate disease markers, such as acetone, ethanol and ammonia, related with early diagnosis of diabetes mellitus through exhaled breath. The sensors have been prepared by spin coating, achieving continuous and homogenous sensitive layers. Low concentrations (5 ppm, 10 ppm and 25ppm) of the marker analytes were measured, obtaining high sensitivities, good reproducibility, short time response and fast signal recovery.

Calidad de vida y hábitos saludables en las aulas. Una alternativa para el diagnóstico y monitorización de la diabetes mellitus a través de compuestos volátiles orgánicos (Quality of life and healthy habits in the classroom. An alternative for the diagnosis and monitoring of dia-betes mellitus through volatile organic compounds)

“…Por ejemplo, el biomarcador más estudiado es la acetona cuya presencia en el aliento exhalado es un signo de advertencia de cetosis que se relaciona con un catabolismo graso debido a la privación de carbohidratos o a su falta de utilización en personas con diabetes. Esta afección se conoce como cetoacidosis (Bahos et al, 2019;Das et al, 2016).…”

“…Entre esos, 3 fueron descartados. Dos de los artículos se excluyeron porque analizaban un nuevo sensor y uno de ellos se centraban en el análisis durante un esfuerzo cognitivo (Bahos et al, 2019;Mazzatenta et al, 2013;Xing et al, 2015) Por otro lado, a la hora de analizar los artículos se incluyeron dos artículos que no hablaban del aliento exhalado, uno de ellos utilizaba los VOCs procedentes de la orina y el otro de cera de oído (Esfahani et al, 2018;Shokry et al, 2017). Ambos han sido incluidos, pues analizan dichos VOCs, elaboran un perfil y además evalúan dicho perfil.…”

“…Los adultos que siguen dietas bajas en carbohidratos pueden mostrar niveles elevados de cetonas, y la diabetes mal controlada puede causar cetoacidosis. Pero como afirma Bahos et al (2019) el aire exhalado humano va a ser una mezcla compleja de compuestos, dificultando la detección y clasificación de una patología determinada mediante un marcador único. Por ello, una huella completa para determinar la diabetes puede utilizar los niveles de acetona, etanol y amoniaco para predecir de forma no invasiva esta patología.…”

Metal–organic framework thin films as versatile chemical sensing materials

“…Similar to electrical sensing devices, methods such as dropcasting and spin-coating have been used to deposit thick films of MOF particles and nanoparticles on acoustic devices. [181][182][183][184][185] However, like electrical devices, thick film deposition methods can lead to nanoparticle agglomeration, which causes a loss in surface area and a consequent loss in sensitivity. The large planar dimensions of QCM devices make them well-suited for depositing thin films through the Langmuir-Blodgett (LB) or Langmuir-Schaefer (LS) method, wherein monolayers of MOF NPs at the solution-air interface are deposited on the quartz substrate.…”

“…Therefore, the use of more rapid but less precise methods such as spin-coating can be used to deposit MOF films. In one example, an array of Love-wave devices spincoated with ZIF type MOF NPs were used to discriminate between various breath biomarkers such as NH 3 , acetone, and ethanol 181.…”