Виявлення ранньої стадії раку легенів може стати легшим завдяки інноваційному підходу, який аналізує видих. Дослідники розробили надчутливий нанорозмірний датчик, здатний визначати рівень ізопрену в диханні, біомаркера раку легенів. Завдяки використанню нанокластерів на основі платини датчик Pt@InNiOx досяг високої чутливості з порогом виявлення лише 2 частини на мільярд, перевершуючи попередні датчики.
Видих як діагностичний засіб
Видих зберігає цінні хімічні підказки про наше здоров’я, включно з показниками таких захворювань, як рак легенів. Розробка способів виявлення цих сполук може дозволити лікарям раніше діагностувати та покращити результати для пацієнтів.
У дослідженні, опублікованому сьогодні (6 листопада) в ACS Sensors, дослідники описують створення надчутливих нанорозмірних датчиків, які під час попередніх тестів успішно ідентифікували ключову хімічну зміну в диханні людей, хворих на рак легенів. Це дослідження приходить вчасно, оскільки в листопаді відзначається місяць боротьби з раком легенів.
Гази дихання та їх діагностичний потенціал
Коли ми видихаємо, ми виділяємо різні гази, включаючи водяну пару, вуглекислий газ та інші повітряні сполуки. Серед них дослідники виявили, що знижений рівень певної хімічної речовини, ізопрену, може сигналізувати про рак легенів.
Для виявлення цих невеликих змін потрібні високочутливі датчики, здатні вимірювати рівні ізопрену в діапазоні часток на мільярд (ppb). Крім того, ці датчики повинні відрізняти ізопрен від інших летких хімічних речовин у диханні та витримувати природну вологість.
Попередні спроби створити такі датчики були зосереджені на оксидах металів, зокрема на багатообіцяючій сполукі з оксиду індію. Пам’ятаючи про це, дослідницька група під керівництвом Пінвея Лю та Ціньюе Вана мала на меті вдосконалити датчики на основі оксиду індію для виявлення ізопрену на рівнях, які природно містяться у диханні.
Підвищення чутливості датчика за допомогою оксиду індію
Дослідники розробили серію нанопластівних датчиків на основі оксиду індію(III) (In 2 O 3 ). Під час експериментів вони виявили, що один тип, який вони назвали Pt@InNiO x через платину (Pt), індій (In) і нікель (Ni), які він містить, показав найкращі результати. Ці датчики Pt@InNiO x :
- Виявлені рівні ізопрену на рівні 2 ppb, чутливість, яка значно перевершила попередні датчики.
- Реагує на ізопрен більше, ніж на інші летючі сполуки, які зазвичай зустрічаються у диханні.
- Виконується послідовно протягом дев’яти симуляцій використання.
Що ще важливіше, аналіз структури та електрохімічних властивостей нанопластівців у режимі реального часу авторів показав, що нанокластери платини, рівномірно закріплені на нанопластівцях, каталізували активацію зондування ізопрену, що призвело до надчутливих характеристик.
Розробка портативних пристроїв для тестування в реальних умовах
Нарешті, щоб продемонструвати потенційне медичне використання цих датчиків, дослідники включили нанопластівці Pt@InNiOx у портативний сенсорний пристрій. У цей пристрій вони ввели подих, зібраний раніше у 13 людей, п’ятеро з яких мали рак легенів. Пристрій виявив рівні ізопрену нижче 40 ppb у зразках учасників, хворих на рак, і більше 60 ppb в учасників без раку. За словами дослідників, ця технологія зондування може стати проривом у неінвазивному скринінгу раку легенів і має потенціал для покращення результатів і навіть врятування життя.
