Масштабне тестування прототипу пристрою показало, що він може точно визначити різницю між восьми здоровими людьми та п’ятьма пацієнтами з раком легенів.
Пристрій, створений командою дослідників під керівництвом науковців із Університету Чжецзяна в Китаї, шукає сполуку ізопрен. Знижений рівень ізопрену був визначений як потенційний індикатор раку легенів, але ця зміна дуже мала і важко вимірювана.
Тепер у нас є технології для цього — хоча б у формі концептуального доказу. Як і в більшості випадків з раком, чим раніше виявлено рак легенів, тим кращі шанси на ефективне лікування. Це дає потенціал для простого, доступного, швидкого та неінвазивного способу перевірки на наявність хвороби.
“Наша робота не тільки надає прорив у низькобюджетному, неінвазивному скринінгу раку через аналіз дихання, але й сприяє вдосконаленню раціонального дизайну передових матеріалів для газових сенсорів”, — пишуть дослідники у своїй публікації.
Щоб досягти необхідної чутливості в моніторі для дихання, дослідники використали нановаріанти, зроблені з комбінації платини, індію, нікелю та кисню. Коли ізопрен потрапляє на ці нановаріанти, відбувається вивільнення електронів, що можна виміряти.
В результаті з’явився сенсор, який може виявляти рівні ізопрену на рівні 2 ppb (частин на мільярд) — значне покращення порівняно з існуючими технологіями. З 13 випробуваних осіб у п’яти з раком рівень ізопрену був менший за 40 ppb, тоді як у восьми здорових осіб цей рівень перевищував 60 ppb.
Вражаюче, що в лабораторних тестах нановаріанти змогли точно ідентифікувати ізопрен серед інших хімічних сполук. Вони також можуть працювати в умовах підвищеної вологості, що є важливим для монітора дихання. Однак навіть дослідники визнають, що є ще багато роботи попереду.
“Для того, щоб виходити на великий ринок діагностики раку легенів, майбутня комерціалізація технології потребує подальших досліджень на матеріалах для сенсорів, точних взаємозв’язків між рівнем ізопрену в диханні та раком легенів, алгоритмами аналізу даних та інтеграцією з портативними пристроями”, — пишуть дослідники.
Завдана раком легенів шкода впливає на деякі з ключових метаболічних процесів організму, і вважається, що ці зміни якось впливають на ізопрен, що може свідчити про наявність хвороби.
Рак легенів є головною причиною смертей від раку в усьому світі — здебільшого через куріння — і в 2020 році він забрав близько 1,8 мільйона життів. Це також один із тих видів раку, який часто виявляється на пізній стадії, коли лікування менш ефективне, що робить такі дослідження надзвичайно важливими.
“Безперервні дослідження взаємозв’язку між рівнями ізопрену в диханні та раком легенів, а також різними факторами, які можуть на це впливати (наприклад, вік, стан здоров’я), допоможуть удосконалити та ще більше комерціалізувати цю технологію”, — пишуть дослідники.
Дослідження було опубліковано в журналі ACS Sensors.