Китайські науковці розробили наносенсор, який виявляє рак легенів за рівнем ізопрену в повітрі, яке видихає людина.
Дослідники вважають, що їхнє відкриття може привести до створення неінвазивного та недорогого методу ранньої діагностики захворювання, що потенційно врятує багато життів.
Коли людський організм розщеплює жир у процесі, який називається ліполітичним метаболізмом холестерину, ізопрен виділяється з видихуваним повітрям. Як виявилося, зниження рівня ізопрену може свідчити про наявність раку легенів. Команда під керівництвом дослідників з Університету Чжецзян (Китай) використала це розуміння у своїй роботі та розробила інноваційний газочутливий матеріал для створення процесу скринінгу.
Основна складність під час виявлення біомаркерів
Біомаркер — це речовина або характеристика, яку можна виміряти в організмі. Вона вказує на нормальні біологічні процеси, хвороби або реакцію організму на лікування. у видихуваному повітрі полягає в тому, що сенсори мають розрізняти леткі хімічні сполуки, протистояти природній вологості видиху та виявляти дуже малі кількості конкретних хімічних речовин. У випадку з ізопреном необхідні сенсори, які здатні виявляти рівні хімічної сполуки в діапазоні частин на мільярд (ppb).
Дослідники працювали над удосконаленням наносенсорів на основі оксиду індію, які відповідали б цим критеріям. Після кількох експериментів вони отримали тип матеріалу на основі оксиду металу, що містить платину (Pt), індій (In) та нікель (Ni), який назвали Pt@InNiOx.
Ці нанопластівці здатні знайти рак легень через зміни рівня ізопрену в диханні
Матеріал Pt@InNiOx продемонстрував надчутливість і виявляв рівні ізопрену до двох ppb. Він також краще реагував на ізопрен, ніж на інші сполуки, що містяться у видихуваному людиною повітрі, та стабільно працював під час випробувань.
Ці тести передбачали включення напластівців Pt@InNiOx у портативний пристрій, який учені використовували зі зразками дихання 13 учасників, п’ятеро з яких мали рак легенів. Сенсор виявив рівні ізопрену нижче 40 ppb у зразках учасників із раком і більш як 60 ppb в учасників без раку.
За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, 2020 року від раку легень померло 1,8 мільйона людей. Новий метод діагностики може суттєво знизити цей показник завдяки ранньому виявленню хвороби.
Варто зазначити, що стаття дослідників, опублікована в журналі ACS Sensors, відображає результати досить невеликої групи тестування. Команда повідомила, що потрібно провести додаткову роботу, перш ніж цей метод скринінгу стане комерційно доступним: дослідити сенсорні матеріали, провести подальший аналіз даних, інтегрувати технологію в портативні пристрої та глибше вивчити зв’язок між ізопреном у видихуваному повітрі та раком легенів.
Інші проєкти з діагностики раку на основі аналізу видихуваного повітря розробляються вже кілька років. У 2019 році організація Cancer Research UK розпочала дослідження, але, схоже, ще не опублікувала результати.
