Diagnostik und Verlaufskontrolle von Lungenerkrankungen anhand exhalierter Aerosole (Untersuchung der Aerosolentstehung im Exhalat)

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Für eine gezielte Diagnostik von Lungenerkrankungen durch Analyse nicht-volatiler Moleküle in der Ausatemluft ist ein genaues Verständnis der Prozesse der Aerosolentstehung unabdingbar, um krankheitsbedingte Einflüsse auf die Tröpfchengenerierung abzuschätzen. Um Entstehungsort und -mechanismus zu verstehen, werden die Prozesse der Aerosolgenerierung in und aus der Lunge phänomenologisch experimentell an Probanden untersucht. Im Rahmen strömungsmechanischer Untersuchungen werden die Partikelerzeugung durch die Wechselwirkung zwischen durchströmten Atemwegen und der epithelialen Flüssigkeitsschicht rechnerisch modelliert und Transport und Deposition in den komplexen Strukturen der Lunge simuliert. Ziel ist, ein Verständnis der Aerosolgenerierung und des -transports in der menschlichen Lunge als Grundlage für eine nachfolgende Partikelanalytik zu gewinnen. Da die krankhafte Lunge Gegenstand der medizinischen Diagnostik ist, muss die Berechnung der Partikelgenerierung und des Partikeltransports sowohl für die gesunde als auch für die krankhafte Lunge erfolgen.Im Rahmen der ersten Projektphase konnten der Mechanismus der Partikelentstehung in der gesunden Lunge weitgehend qualitativ geklärt und Erkenntnisse über die für die Tröpfchenemission in und aus der Lunge relevanten atemphysiologischen und physikalischen Parameter gewonnen werden. Nachdem mit den bisher durchgeführten Untersuchungen eine Vergleichsmöglichkeit existiert, sollen die gewonnenen Erkenntnisse im Rahmen der zweiten Projektphase auf die kranke Lunge übertragen werden. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage für eine Standardisierung der Atemkondensatsammlung, mit dem Ziel, die Diagnostik von Lungenerkrankungen mittels biochemischer Analyse der nicht-volatilen Biomarker hinsichtlich Empfindlichkeit und Aussageschärfe zu verbessern.