无创伤诊断技术一直是生物医学工程领域研究的一个热点。通过检测肺癌病人呼吸气体中的挥发性有机气体成分来进行肺癌病人的早期初筛就是一种很有前景的无创伤诊断技术。 本课题以国外一些关于呼吸气体中挥发性有机气体成分(VOCs)和疾病相关性的初步研究为基础,采用我们设计的固相微萃取—气相色谱检测装置对不同人群呼吸气体中的VOCs进行对比检测和分析研究,并创新性地提出了一种在细胞水平,通过检测多种目标细胞代谢产物中的VOCs进行肺癌病理气体检测和早期诊断的方法。研究的目的是找到肺癌细胞新陈代谢产物中的特征性VOCs与肺癌病人呼吸气体中特征性VOCs的关系,进一步确定肺癌病人呼吸气体中的特征性有机气体成分,为电子鼻呼吸诊断提供重要的依据。最终能够利用我们设计的呼吸诊断电子鼻实现粗筛肺癌病人。 本论文的主要内容包括以下三个方面: 首先综述了国际上关于肺癌呼吸检测的初步研究,介绍了肺癌的常规诊断方法和电子鼻呼吸诊断方法;对肺癌特征性VOCs的存在作了病理分析;介绍了与课题实验部分密切相关的固相微萃取预富集技术、气相色谱定性定量分析原理和人体肺癌细胞培养的方法。 其次应用固相微萃取—气相色谱系统对比检测了27例肺癌病人呼吸气体,13例正常人呼吸气体和7例慢性支气管炎病人呼吸气体,完成了这三类人群呼吸气体中VOCs的对比检测分析。 最后也是最核心的部分是设计了适用于细胞培养液顶空气体检测的装置,通过检测并对比不同类型肺癌细胞、同种类型肺癌细胞、肺癌细胞与同体正常肺部细胞、肺癌细胞与肺的良性病变细胞、肺癌细胞与其他细胞培养液中的VOCs,证明了肺癌细胞培养液中存在特异性的VOCs,是肺癌细胞新陈代谢的产物,可以作为判定肺癌细胞的依据。该研究对于发展呼吸气味诊断,特别是肺癌的早期和无创诊断技术的发展具有重要的意义。