Att lukta sig till sjukdom

Den självutnämnde sommelieren skvalpar runt vinet i glaset, sniffar och luktar igen. Rullar runt i munnen, sväljer. Är det strävt eller fruktigt, chardonnay eller sauvignon blanc? Ungefär så långt sträcker sig förmågan att artbestämma vinet. Om du har en elektronisk näsa i bakfickan kan du däremot få reda på exakt vilket år vinet är ifrån – och till och med ifrån vilket fat. Det är ändå en av de mindre allmännyttiga funktionerna för det konstgjorda luktorganet, eller vad sägs om att kunna lukta sig till cancer i människors andedräkt eller ha en näsa i ugnen som ringer upp dig när maten är klar?

Den elektroniska näsan är en kombination av olika sensorer som används för att identifiera gaser och genererar signaler för ett analyssystem. Trots att uppbyggnaden liknar den mänskliga förlagan klarar den av gaser som är helt oidentifierbara för människan. Det beror på att de här sensorerna är känsligare, däremot är de inte lika dynamiska eller komplexa som den mänskliga och behöver bygga upp ett »minne«. Om en elektronisk näsa aldrig har luktat på en skämd räka, vet den inte heller hur den luktar.

E-näsan har förekommit i olika sammanhang de senaste decennierna. Den första beskrivningen presenterades 1982 av Krishna C. Persaud och George H. Dodd i Storbritannien, sedan hakade många av världens sensorforskare på. Även Sverige var med från start. Anita Lloyd Spetz ingick i det lag av svenska pionjärer som leddes av professor Ingmar Lundström vid Linköpings universitet. De satte ihop en rad av sensorer och försökte göra ett bibliotek av mönster som bildades av sensorresponserna när de utsattes för olika substanser.

– Då var inte sensorerna så långt utvecklade tyvärr. Om man exponerade dem för en viss pappersdoft två gånger fick man inte samma mönster. Elektroniska näsföretag växte som svampar i jorden men gick sedan ganska snabbt i konkurs, säger Anita Lloyd Spetz, professor i kemisk sensorvetenskap vid Linköpings universitet.

I dag har man kommit längre. Anita Lloyd Spetz menar att nu det är fullt möjligt att bygga ett sådant bibliotek eftersom sensorerna har blivit betydligt känsligare, selektiva och stabila.

Ilia Katardiev, professor i fasta tillståndets elektronik vid Uppsala universitet, har med sitt forskarlag lyckats förbättra sensorernas känslighet hundra gånger om de senaste åren genom en förminskningsprocess. Han menar att det finns stora möjligheter att förbättra sjukvården till lägre kostnad. I dag tar vårdpersonalen ett prov på patienten som därefter skickas till ett laboratorium och analyseras. Det är dyrt och tar tid.

– Det finns stor potential inom »point of care«, det vill säga att man kan köpa ett test i mataffären och diagnostisera sig hemma, koppla till datorn som tar kontakt med vårdcentralen. Resultatet sparas i en databas och husläkaren kan följa patientens hälsotillstånd, säger Ilia Katardiev.

Medicin är ett av huvudanvändningsområdena. Israeliska forskare har till exempel utvecklat en elektronisk näsa som kan lukta sig fram till de vanligaste cancerformerna i människors andedräkt, enligt de senaste kliniska testerna. »Näsan« består av 14 olika sensorer. Teknologin är inspirerad av hundars förmåga att lukta sig till malignt melanom – hudcancer. I Sverige befinner man sig just nu i slutfasen av kliniska tester för att lukta sig till bakterier och infektioner i blod.

Inom livsmedelsproduktion kan den elektroniska näsan känna av om produkten är skämd eller inte. På miljöområdet används den för att hålla villapannorna effektiva med låga utsläpp.

– Området är fortfarande underexploaterat. Det finns möjlighet att styra olika sorters förbränning till att släppa ut mindre föroreningar. Man kan komma att styra friskluften i hus genom att se till att den luft man tar in är tillräckligt ren. I dag styr man bara på koldioxid – men man kan styra på svettpartiklar och matos också, säger Anita Lloyd Spetz.

Inom säkerhetsområdet används teknologin på flera håll. På flygplatser känner den av sprängämnen, man kan leta efter narkotika i människors svett och i Tyskland har trafikpoliserna testat metoden som motsvarighet till alkoholtester. I USA har forskare vid University of California i San Diego fått pengar från departementet för inrikes säkerhet för att utveckla en mobilapplikation som innehåller en elektronisk näsa. Syftet är att luktmobilen ska känna av giftgaser och automatiskt skicka ett meddelande till larmcentralen.

Den största skillnaden mellan den elektroniska näsan och många andra provtagningsmetoder är att här kommer analysen på en gång. Man får ett ja eller ett nej, på studs.

Men det finns flera utmaningar för den elektroniska näsans framtid. Dels handlar det om att få tillräckligt känsliga sensorer, dels att applikationerna ska bli lönsamma så att det är meningsfullt att forska.

– De riktigt stora tillämpningarna har inte kommit än. Vi behöver en industri som ser en kommersiell potential, säger Fredrik Winquist, professor vid S-Sence (the Swedish Sensor Centre) vid Linköpings universitet.

Han tror inte att den kan komma att bli en produkt i var mans hem. I alla fall inte än på ett tag.

– Att köpa en produkt för 70 000 för att kolla om äpplet är färskt – där kan den inte konkurrera med den riktiga varan.

Än så länge kommer det dröja innan vi kan bära med oss en extra näsa på ett chip i bakfickan.

Fakta | E-näsa

Det finns tre typer av sensorer som används i elektroniska näsor: gassensorer, vätskesensorer och biosensorer.

Användningsområden
Medicin: För diagnostik, provtagning och analys. Ger svar på en gång i stället för att vänta på resultat från labbet. Lukt är en mycket viktig aspekt för att kunna diagnostisera.

Miljö: Vid föroreningar kan den elektroniska näsan känna av vilka gifter det handlar om, samt övervaka reningsprocessen. Effektivisera uppvärmning.

Säkerhet: Används främst för att upptäcka explosiva ämnen och upptäcka olagliga substanser.

Produktion: Övervaka till exempel livsmedelsproduktion och larma när en produkt är för gammal.