在未來，診斷糖尿病的方式可能會變得更加簡單，甚至如同呼吸般輕鬆。來自賓州州立大學的研究人員開發出一種傳感器，能夠檢測呼氣中的丙酮，這為快速且經濟地識別糖尿病及前期糖尿病提供了新方法。根據統計，在美國約有 3,700 萬成年人罹患糖尿病，而其中五分之一的人並不知情。目前，常見的檢測方式往往需要抽血或前往實驗室，這不僅費用高昂，還相當不便。這種新方法則使用呼氣樣本，能在幾分鐘內提供結果，極大地提高了檢測的便利性。
這種傳感器的重點在於檢測丙酮，這是脂肪代謝的自然副產品。所有人都會呼出丙酮，但當其濃度超過每百萬分之 1.8 時，就預示著糖尿病的風險。賓州州立大學工程科學與力學副教授 Huanyu “Larry” Cheng 表示，這種方法克服了早期研究的挑戰。他提到，雖然已有能夠檢測汗液中葡萄糖的傳感器，但這需要通過運動、化學物質或桑拿來引發出汗，並不總是實用或方便。而這種新傳感器僅需用戶呼氣進入一個袋子，將傳感器浸入其中，幾分鐘後便可得到結果，這樣的操作更為簡單。
Cheng 進一步指出，過去的呼氣傳感器需要對生物標記進行實驗室分析，而這一設備則允許現場讀取，從而節省了成本和時間。在建立傳感器的過程中，研究團隊使用了激光誘導石墨烯，這是一種通過用二氧化碳激光燒灼聚酰亞胺薄膜而製成的多孔材料。Cheng 將這一過程比喻為烤麵包過頭，烤焦後變成碳黑。通過調整激光設置，團隊能夠生產出幾層的多孔石墨烯，這對氣體檢測非常理想。由於僅使用激光誘導石墨烯缺乏選擇性，研究人員將其與氧化鋅結合，使得該設備在檢測丙酮分子時更加有效。
然而，呼氣中的濕氣也是一個障礙，因為潮濕的空氣可能會干擾檢測，附著在傳感器上。為了解決這一問題，團隊添加了一種特殊膜，能夠阻擋水分子通過，但允許丙酮通過。Cheng 表示，「這兩種材料之間形成的接合點允許對丙酮的選擇性檢測更佳，相較於其他分子而言。」目前，為了獲得準確的結果，使用者必須將氣息吹入一個袋子中，以防環境氣流干擾檢測。Cheng 和他的團隊希望設計出一種可以直接在鼻下或口罩內使用的版本。
他同時認為這一技術在健康領域的應用前景廣闊。「如果我們能更好地了解呼吸中丙酮濃度隨著飲食和運動的變化，類似於我們觀察到的血糖水平的波動，這將是一個非常令人興奮的機會，能夠在診斷糖尿病之外擴展到其他健康應用。」這項研究的資金來自美國國家衛生研究院及國家科學基金會。研究時期的賓州州立大學工程科學與力學訪問學者 Li Yang 擔任第一作者。該研究成果已發表於《化學工程期刊》。
