Le bracelet surveille l'exposition personnelle à la pollution de l'air

Qu'il provienne de la fumée de cigarette secondaire, des gaz d'échappement des véhicules à moteur, des matériaux de construction ou des fumées des produits de nettoyage ménagers, l'air toxique est tout autour de nous.

Les médecins et les scientifiques sont particulièrement préoccupés par la pollution de l'air, car elle se classe parmi les 10 principaux risques pour la santé dans le monde associés aux maladies non transmissibles. Il a été démontré que les polluants atmosphériques organiques contribuent aux maladies respiratoires et cardiaques ainsi qu'aux problèmes de reproduction et de neurocomportement.

Pourtant, mesurer les niveaux d'exposition personnelle reste délicat.

Certains scientifiques utilisent des moniteurs d'air coûteux placés à des endroits stratégiques. D'autres utilisent des sacs à dos volumineux chargés de filtres et de pompes coûteux. Les badges de détection portables sont utiles pour les personnes occupant des emplois dangereux. Pourtant, chaque approche a ses propres limites, de l'analyse en laboratoire qui prend du temps aux risques élevés de contamination environnementale non liée.

La professeure adjointe de l'école de santé publique de Yale, Krystal Pollitt, présente une nouvelle option: un échantillonneur léger, discret et portable de polluants atmosphériques qu'elle appelle le bracelet Fresh Air.

Lors des tests initiaux, l'appareil a collecté et conservé de manière fiable les molécules de polluants atmosphériques au fil du temps, ce qui permet une analyse et une mise à l'échelle faciles pour surveiller de larges segments d'une population.

Bien que le bracelet ait été initialement conçu pour détecter les polluants atmosphériques, à la lumière de la pandémie actuelle, Pollitt explore son utilisation potentielle dans la surveillance de l'exposition à de petits agents pathogènes en suspension dans l'air tels que le coronavirus. Elle travaille avec Jordan Peccia, professeur de génie chimique et environnemental Thomas E. Golden Jr., et le Dr Jodi Sherman, professeur agrégé d'anesthésiologie et d'épidémiologie (sciences de la santé environnementale), pour effectuer un test sur le terrain des capacités des bracelets. avec l'aide de fournisseurs de soins de santé à l'hôpital de Yale New Haven.

Dans une étude récemment publiée dans la revue Environmental Science & Technology Letters, Pollitt et une équipe d'étudiants diplômés de YSPH ont utilisé le bracelet Fresh Air pour étudier l'exposition aux polluants atmosphériques chez un groupe d'enfants d'âge scolaire à Springfield, Massachusetts. Dans ce premier test à grande échelle de l'appareil, les bracelets ont détecté des niveaux élevés d'exposition au pyrène, au dioxyde d'azote et à d'autres polluants chez les enfants asthmatiques, ceux vivant dans certaines conditions de logement et ceux qui prennent des voitures plutôt que des bus pour se rendre à l'école, illustrant le potentiel du bracelet applications.

"Ces résultats montrent l'utilité potentielle du bracelet Fresh Air en tant qu'échantillonneur personnel portable de polluants atmosphériques capable d'évaluer l'exposition parmi les populations vulnérables, en particulier les jeunes enfants et les femmes enceintes", a déclaré Pollitt, qui détient des nominations conjointes au Département des sciences de la santé environnementale de YSPH. et le Département de génie chimique et environnemental de la Yale School of Engineering & Applied Science.

Alors, comment ça marche? Le bracelet Fresh Air ressemble à une montre-bracelet Swatch à la mode avec un échantillonneur d'air en plastique d'un quart de taille intégré où le cadran de la montre serait normalement. Ouvrez le couvercle et à l'intérieur se trouve un petit coussin en mousse recouvert d'un produit chimique (triéthanolamine) qui réagit avec le dioxyde d'azote, un polluant atmosphérique qui est un sous-produit des combustibles fossiles brûlés tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel. L'appareil contient également une petite barre absorbante en polymère à base de silicone (polydiméthylsiloxane). La barre recueille les composés organiques volatils (les produits chimiques trouvés dans des choses comme la colle, les pesticides, les cigarettes et les solvants) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) comme le phénanthrène et la chrysène, qui peuvent être trouvés dans les gaz d'échappement des voitures, la fumée de cigarette, la fumée de bois et les fumées de la cuisine. Le bracelet Fresh Air est particulièrement efficace pour capturer des composés moléculaires plus lourds et les conserver sur plusieurs jours.

Le tampon d'échantillonnage et les barres absorbantes contenus dans le bracelet peuvent être facilement insérés et retirés, en particulier lors du test des expositions personnelles au fil du temps. Au fur et à mesure que les échantillons sont prélevés, les matériaux du bracelet sont placés dans des flacons en verre ambré étanches à l'air pour la conservation jusqu'à l'analyse chimique. Plutôt que d'extraire les échantillons à l'aide de solvants (un processus de laboratoire à forte intensité de main-d'œuvre), Pollitt dit que son appareil permet une analyse plus rapide et plus facile en utilisant la spectrométrie de masse pour obtenir un profil chimique détaillé des expositions chimiques d'une personne.

Dans l'étude de Springfield, 33 enfants âgés de 12 et 13 ans ont porté les bracelets pendant 5 jours, ne les enlevant que la nuit où ils étaient laissés à côté de leur lit. Les participants étaient principalement des filles (69%) et un tiers souffraient d'asthme diagnostiqué par un médecin. Les principales conclusions sont les suivantes:

• Les filles étaient plus exposées aux polluants que les garçons.
• Les enfants asthmatiques avaient une exposition élevée au pyrène et à l'acénapthylène, deux hydrocarbures aromatiques qui pouvaient aggraver les problèmes respiratoires.
• Les enfants vivant dans des maisons avec des cuisinières à gaz avaient une exposition accrue à certains polluants par rapport à ceux avec des cuisinières électriques.
• Les enfants dans les maisons utilisant des hottes de ventilation de poêle avaient des niveaux d'exposition au dioxyde d'azote inférieurs à ceux des maisons sans hottes de ventilation.
• Les enfants qui se rendaient en voiture à l'école avaient des niveaux accrus d'hydrocarbures aromatiques par rapport à leurs pairs qui marchaient ou voyageaient en bus.

L'équipe de recherche a élargi son travail à l'échelle mondiale et utilise actuellement des centaines de bracelets Fresh Air pour explorer les expositions aux produits chimiques chez les femmes enceintes, les personnes âgées et d'autres données démographiques dans d'autres pays.

Pollitt, qui a inventé l'appareil, est actuellement en train de déposer un brevet. Les étudiants de son groupe de recherche, Elizabeth Lin, Jeremy Koelmel, Alex Chen et Anmol Arora, forment une start-up pour mettre le produit à la disposition du public. Le groupe a récemment été finaliste du concours Startup Yale pour l'innovation et l'entrepreneuriat. Ils ont également reçu plusieurs subventions de démarrage du Tsai Center for Innovative Thinking at Yale et InnovateHealth Yale.

Pollitt envisage de nombreuses utilisations importantes du bracelet Fresh Air.

"Nous pensons que le bracelet Fresh Air est un outil important dans les futures études épidémiologiques et potentiellement aussi pour la science citoyenne", a déclaré Pollitt. "Il peut fournir un aperçu du profil de polluants d'un seul individu et être étendu pour collecter des données sur de grandes populations, ce qui peut nous aider à mieux comprendre les facteurs de risque environnementaux de la maladie."