Наносензори откриват рак на белия дроб чрез издишвания от човек въздух

Акценти

Изследователи от Университета Zhejiang, Китай, разработват изключително чувствителни наносензори, които успяват да открият улики за рак на белия дроб.

Как дъхът ни показва наличието на заболяване

Хората издишат не само въглероден диоксид, но и други съединения. Оказва се, че когато нивата на един от издишваните химикали – ненаситеният въглеводород изопрен, намаляват, това може да бъде сигнал за наличието на рак на белия дроб. Аргументът на учените е, че изопренът е типичен биомаркер за анормален метаболизъм на холестерола и концентрацията му в издишания дъх може да бъде използвана, за да се диагностицира рак на белите дробове.

Анализът на дишането обаче е сериозно предизвикателство, а причината е, че за целта е нужно да има изключително чувствителни сензори, способни да откриват нива на изопрен в диапазона части на милиард (ppb).

Трябва още и да бъде в състояния да отличава изопрена от останалите летливи химикали както и да издържа на естествената влажност на дишането.

>>>Нанороботи намаляват до 90% рака на пикочния мехур

Екипът, ръководен от Pingwei Liu и Qingyue Wang, си поставя задачата да създаде точно подобен тип сензори.

Наносензорите, които могат да идентифицират рак на белия дроб

Изследователите не започват от нулата, тъй като до момента има множество опити да бъдат създадени сензори.

Основният фокус обаче е върху металните оксиди и едно особено обещаващо съединение на базата на индиев оксид. Екипът решава да подобри именно сензорите за индиев оксид като направи възможно той да открива изопрен на нивото, на което той присъства естествено в дъха.

Учените разработват серия от сензори, в основата на които са наночастици от индиев (III) оксид (In203). Започват тестовете, по време на които установяват, че един от всички се представя най-добре. Наричат го Pt@InNiO заради съдържащите се в него платина (Pt), индий (In) и никел (Ni).

Множество експерименти показват, че сензорите Pt@InNiO:

• успяват да открият изопрен при нива от 2 ppb, а това надвишава значително чувствителността на предишните
• реагират по-силно на изопрена в сравнение с другите летливи съединения, които се срещат в дъха
• работи последователно по време на девет симулирани приложения

Анализът в реално време на структурата и електрохимичните свойства на наночастиците показва, че прикрепените към тях платинови нанолюспи катализират активирането на изопреновата чувствителност, а това създава така необходимата свръхчувствителност.

Резултатът

В края на изследването екипът включва наночастиците Pt@InNiOx в сензорно устройство. В него поставят дъх, събран преди това от общо 13 души. От тях 5 са имали рак на белия дроб.

Резултатите потвърждават потенциала за приложение в медицината на сензорите, тъй като те откриват нива на изопрен под 40 pbb при хората с рак на белия дроб и над 60 pbb при здравите.

„Констатациите ни подчертават ефективността на сензора Pt@InOx в реалността и потвърждават потенциала му за бърза диганостика на рака на белия дроб. Следователно интегрирането на този изключително чувствителен сензорен материал в преносимо устройство има значителни последици както за бърза диагностика в болниците, така и за домашно наблюдение на пациенти с рак“, пишат авторите.

>>>Тестват първата в света ваксина срещу рак на белия дроб

В статията, която публикуват в списанието на Американското химическо общество ACS Sensors, авторите неслучайно определят създадената от тях технология като пробив по отношение на скрининга на рака на белия дроб, но и като възможност чрез бързото му и навременно откриване да бъдат спасени множество човешки животи.

От Американското химическо общество коментират, че това е наистина важна стъпка в битката с рака на белия дроб, който е едно от най-често срещаните ракови заболявания. Данните показват, че всяка година в света биват регистрирани 2 милиона и 500 хиляди нови случая.