Исследователи разработали нанодатчик, который обнаруживает рак легких, просто анализируя уровни химического вещества под названием изопрен в вашем дыхании. Команда считает, что их прорыв может открыть неинвазивный, недорогой метод раннего выявления заболевания и потенциально спасти множество жизней.
Когда организм человека расщепляет жир в процессе, называемом липолитическим метаболизмом холестерина, изопрен выделяется при выдыхании. Как оказалось, снижение изопрена может указывать на наличие рака легких. Команда под руководством исследователей из китайского университета Чжэцзян использовала это понимание в своей работе и разработала инновационный газочувствительный материал для создания процесса скрининга.
Проблема обнаружения биомаркеров в дыхании заключается в том, что ваша система должна уметь различать летучие химикаты, выдерживать естественную влажность выдыхаемого воздуха и обнаруживать крошечные количества определенных химикатов. В случае с изопреном вам понадобятся датчики, способные определять уровни химиката в диапазоне частей на миллиард (ppb).
Исследователи приступили к работе по совершенствованию нанопластинчатых датчиков на основе оксида индия, которые соответствовали бы этим критериям. После нескольких экспериментов они пришли к типу датчиков на основе оксида металла, содержащему платину (Pt), индий (In) и никель (Ni).
Этот тип материала, который они назвали Pt@InNiOx, продемонстрировал сверхчувствительность и обнаружил уровни изопрена всего лишь два ppb. Он также реагировал на изопрен больше, чем другие соединения, обнаруженные в человеческом дыхании, и показал стабильные результаты во время их испытаний.
Эти нанохлопья показывают перспективность в обнаружении рака легких, обнаруживая снижение изопрена в человеческом дыханииАдаптировано из ACS Sensors 2024, DOI: 10.1021/acssensors.4c01298
Эти тесты включали включение нанохлопьев Pt@InNiOx в портативное устройство, которое они использовали с образцами дыхания 13 участников, у пяти из которых был рак легких. Датчик обнаружил уровни изопрена ниже 40 ppb в образцах участников с раком и более 60 ppb у участников без рака.
Это может означать больше шансов обнаружить рак легких на ранней стадии, более легко и гораздо дешевле, чем традиционные методы, многие из которых обычно применяются только тогда, когда у пациентов проявляются тревожные симптомы. Всемирная организация здравоохранения отметила в 2020 году, что рак легких унес 1,8 миллиона жизней по всему миру, и раннее выявление с использованием таких методов может иметь большое значение для их предотвращения.
Стоит отметить, что статья исследователей, опубликованная в журнале ACS Sensors, зафиксировала результаты довольно небольшой группы испытаний. Группа отметила, что предстоит еще многое сделать, прежде чем этот метод скрининга станет коммерчески доступным: исследование сенсорных материалов, дальнейший анализ данных, интеграция технологии в портативные устройства и более глубокое изучение связи между дыхательным изопреном и раком легких.
Другие проекты, включающие диагностику рака на основе дыхания, находятся в разработке уже несколько лет. Cancer Research UK приступила к исследованию еще в 2019 году, но, похоже, результаты пока не опубликованы. Будем надеяться, что этот новый метод скрининга окажется успешным и проложит путь для дальнейших исследований анализа дыхания в будущем.
