Wystarczy kropla krwi. Innowacyjny tester wykrywa raka w 15 minut
Diagnostyka nowotworów od lat opiera się na skomplikowanej aparaturze i badaniach wykonywanych w wyspecjalizowanych laboratoriach. Chińscy naukowcy pokazują jednak, że ten model może wkrótce odejść do lamusa, bo ich nowe urządzenie jest w stanie wykryć wczesne oznaki raka z zaledwie jednej kropli krwi, w 15 min i ze skutecznością sięgającą nawet 95 proc.
Wykrywanie biomarkerów nowotworowych wymaga dużych systemów optycznych, wykorzystujących spektrometry i złożone układy światła, które znaleźć można jedynie w wyspecjalizowanych laboratoriach. A przynajmniej tak było do tej pory, bo zespół badawczy Westlake University zminiaturyzował ten proces do formy przenośnego urządzenia, które porzuca klasyczną spektroskopię na rzecz badania intensywności światła oraz sposobu, w jaki ulega ono załamaniu w kontakcie z cząsteczkami obecnymi w próbce.
Metamateriały i nanofotonika
Sercem urządzenia jest trójwymiarowy chip wykonany z metamateriałów - specjalnie zaprojektowanych struktur, które manipulują światłem w sposób niedostępny dla naturalnych materiałów. Dzięki temu możliwe jest wykrywanie w próbce minimalnych nawet zmian, na poziomie wcześniej nieosiągalnym dla standardowych metod. Naukowcy podkreślają, że ich rozwiązanie pozwala na wykrycie zmian nawet 10 tys. razy mniejszych niż dotychczas.
To znacząco upraszcza konstrukcję urządzenia i umożliwia jego wykorzystanie w przenośnych systemach diagnostycznych
Kropla krwi i wynik po 15 minutach
Urządzenie analizuje obecność tzw. pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (sEV), które są kluczowymi biomarkerami nowotworów. Ich wykrycie jest szczególnie trudne we wczesnych stadiach choroby, ponieważ występują w bardzo niskich stężeniach. Nowy sensor potrafi jednak wychwycić je błyskawicznie i to z dokładnością niedostępną dla tradycyjnych testów.
W badaniach obejmujących ponad 170 próbek ludzkiej krwi urządzenie osiągnęło do 94,9 proc. skuteczności w wykrywaniu wczesnego raka płuc i ponad 92 proc. w monitorowaniu pacjentów po leczeniu - dla porównania standardowe metody ELISA osiągają około 75 proc. skuteczność.
Zobacz również:
Tańsze niż kiedykolwiek
Równie istotnym przełomem jest koszt produkcji. Zamiast skomplikowanego procesu tworzenia pojedynczych chipów, naukowcy zastosowali metodę przypominającą druk masowy, która pozwala wytworzyć na jednym waflu półprzewodnikowym tysiące identycznych elementów. Efekt? Cena pojedynczego chipu spadła do około 5 dolarów, podczas gdy wcześniej sięgała setek dolarów.
Prosta konstrukcja, obejmująca chip, źródło światła LED i detektor, sprawia też, że urządzenie może w przyszłości trafić nie tylko do szpitali, ale także do domów. To potencjalnie rewolucja w profilaktyce, gdzie szybkie i dostępne badania mogą decydować o życiu pacjentów. Mimo imponujących wyników naukowcy podkreślają, że urządzenie wciąż jest na etapie prototypu, konieczne są dalsze badania i testy kliniczne na większych grupach pacjentów.
