Ультрачутливі монітори одного разу можуть мати можливість регулярно виявляти рак легенів за диханням людини. Невеликий тест з використанням прототипу пристрою продемонстрував, що він може точно визначити різницю між вісьмома здоровими людьми та п’ятьма людьми з раком легенів.
Пристрій, створений командою під керівництвом дослідників з Чжецзянського університету в Китаї, шукає сполуку ізопрен. Нижчі рівні ізопрену були ідентифіковані як потенційний індикатор раку легенів, але це невеликий зсув, який дуже важко виміряти.
Тепер у нас є технологія для цього – принаймні у формі підтвердження концепції. Як і у випадку з більшістю видів раку, чим раніше виявлено рак легенів, тим більше шансів на ефективне лікування – і тут є потенціал для простого, доступного, швидкого та неінвазивного способу перевірки захворювання.
«Наша робота не тільки забезпечує прорив у недорогому, неінвазивному скринінгу раку за допомогою аналізу дихання, але також сприяє раціональному дизайну передових матеріалів для вимірювання газу», — пишуть дослідники у своїй опублікованій статті.
Щоб досягти необхідної чутливості в моніторі дихання, дослідники використовували нанопластівці, виготовлені з комбінації платини, індію, нікелю та кисню. Коли ізопрен потрапляє на нанопластівці, відбувається іскра вивільнення електронів, яку можна виміряти.
Кінцевим результатом став датчик, який міг визначати рівні ізопрену на рівні 2 ppb (частинки на мільярд) – помітне вдосконалення існуючої технології. З 13 протестованих людей у п’яти хворих на рак рівень ізопрену в диханні був нижчим за 40 ppb, тоді як у здоровій групі з восьми людей рівень був понад 60 ppb.
Вражаюче те, що під час лабораторних тестів було показано, що нанопластівці здатні ідентифікувати ізопрен серед інших хімічних речовин. Вони також можуть працювати в умовах з підвищеною вологістю, що важливо для монітора дихання. Однак навіть дослідники визнають, що попереду ще довгий шлях.
«Націлюючись на значний ринок діагностики раку легенів, майбутня комерціалізація технології потребує постійних досліджень сенсорних матеріалів, точного зв’язку між ізопреном дихання та раком легенів, алгоритмів аналізу даних і методів інтеграції з портативними пристроями», — пишуть дослідники.
Пошкодження, завдані раком легенів, впливають на деякі з ключових метаболічних процесів організму, і вважається, що ці зміни якимось чином впливають на ізопрен таким чином, що може виявити наявність захворювання.
Рак легенів є основною причиною смертей, пов’язаних із раком, у всьому світі – здебільшого через куріння – і став причиною приблизно 1,8 мільйона смертей у 2020 році. Це також один із видів раку, який часто виявляють на пізніх стадіях, коли лікування менш ефективне, що робить дослідження такого типу особливо актуальними.
«Постійні дослідження зв’язку між рівнями ізопрену в диханні та раком легенів, а також різноманітних факторів впливу (наприклад, вік, стан здоров’я) можуть допомогти удосконалити та комерціалізувати технологію», – пишуть дослідники. Дослідження опубліковано в ACS Sensors.