传统的疾病检测方法大多依赖血液或其他体液样本，常常需要通过针刺采血或其他侵入式操作，给患者带来一定的不适和风险。尤其是对于新生儿、慢性病患者以及行动不便的人群，频繁的采样过程不仅造成身体负担，还可能影响检测的及时性和准确性。然而，来自芝加哥大学的科学家们开发出一种革命性的便携式设备，能够有效捕获空气中的微量分子，实现无创的疾病检测。该设备不仅小巧便携，尺寸约为四乘八英寸，更拥有令人惊叹的检测灵敏度和广泛应用潜力，预示着医疗检测进入一个全新的时代。 这台名为ABLE（空气生物标志物定位引擎）的设备采用了一套创新的多步骤系统，首先通过内置泵吸入周围空气，随后利用加湿器增加水蒸气含量，接着通过微型制冷系统降低温度，使得空气中的水分凝结成微小的液滴。这种相变过程可将空气中的各种病毒、细菌和挥发性分子等悬浮颗粒“捕获”在液滴中，滑落至超光滑表面聚集成液体储存区，便于后续的化学分析。
在设备设计中，科学家们特别运用了显微级的硅质微针结构，这些微针的直径仅为人类头发宽度的两百分之一，极大地促进了液珠的形成和液体的流动效率。该独特的表面结构提升了液滴收集的效率和稳定性，保证了分析样本的纯度和可靠性。 ABLE设备不仅具备检测空气中极低浓度分子的能力，还能够捕获易挥发分子，这使其在临床和公共卫生领域拥有巨大的应用价值。研究团队通过一系列实验证明，设备能够成功识别咖啡蒸汽中的化学成分、从呼吸中检测葡萄糖水平、监测空气中大肠杆菌的存在，甚至还能够捕捉因肠道菌群失调引起的炎症标志物。 该技术的灵感源自于研究人员对新生儿重症监护的关注。新生儿，尤其是早产儿，因其免疫系统尚未完善，极易感染疾病，却难以承受频繁的侵入性检测。
ABLE的诞生为无创追踪新生儿体内复杂生物标志物提供了全新手段，有望帮助医生及时了解宝宝的健康状况，优化护理方案。 此外，该设备在糖尿病管理中展现出不凡潜力。糖尿病患者通常需每日多次检测血糖以调节治疗方案，传统的针刺采血令许多患者痛苦不堪。ABLE通过检测呼气中的葡萄糖分子，提供了一个无痛、便捷且实时监测血糖水平的新途径，极大提升生活质量。 公共卫生领域也将因这项技术而受益匪浅。医院、公交站、机场等人流密集场所往往是传染病传播的高风险区域。
通过部署ABLE设备实时捕捉并分析空气中的病毒和细菌分子，可以实现快速、精准的环境监控和疫情预警，助力防控重大公共卫生事件。 从物理学的角度看，ABLE所涉及的空气与液体相变过程及微纳米级表面设计，揭示了全新的相变行为和物质捕获机制。研究团队正积极探索这一领域的基础科学问题，希望推动相关理论的发展，并将其应用于更广泛的领域，如环境科学、食品安全和航天医学等。 未来，研究人员计划对设备进行进一步的小型化和智能化设计，朝着可穿戴式医疗设备方向迈进，实现随时随地的健康监测与疾病预警。另外，随着对空气中生物标志物种类的深度挖掘和分类，ABLE有望扩展到更多疾病和健康状况的检测，构建个性化、精准化的医疗新生态。 该项研究发表在国际权威期刊《自然化学工程》上，标志着空气化学检测领域迎来重大突破。
芝加哥大学与创新创业中心及早期健康轨迹科学中心的联合努力不仅推动了科学前沿的探索，也为医疗技术转换和产业化奠定了坚实基础。 总结来看，ABLE设备通过将空气中的微量分子转化为可被传统液体分析技术读取的液滴，实现了无创、快速、精准的疾病分子检测。它不仅减少了患者的痛苦和检测的复杂性，还为公共卫生环境疫情监控和早期疾病识别提供了崭新手段。随着技术的进一步成熟和应用范围的不断扩展，便携式空气分子捕获设备有望成为未来医疗健康管理的重要组成部分，引领疾病诊断进入无创化、智能化的新纪元。
