Самую опасную форму рака кожи можно будет обнаружить задолго до того, как она станет заметна невооруженным глазом. Канадские ученые разработали систему SMEAR-ULM, которая выявляет мельчайшие опухоли уже через четыре дня после их формирования, используя комбинацию микроигл, наночастиц и сверхбыстрой визуализации.
Проблема современной диагностики меланомы в том, что она сильно зависит от визуального осмотра. Маленькие агрессивные опухоли часто сливаются с нормальной кожей, а безвредные пятна могут приводить к ненужным биопсиям. При этом шансы на выживание резко возрастают при раннем выявлении болезни.
Ученые обратили внимание на давно известный факт: раковые клетки расходуют энергию быстрее здоровых, создавая незначительные температурные различия на поверхности кожи. Однако существующие тепловые камеры не обладали нужной точностью. SMEAR-ULM решил эту проблему.
Система работает через небольшую пластину с безболезненными микроиглами, которая помещается на кожу. Иглы вводят под поверхность наночастицы редкоземельных элементов — временную «интеллектуальную татуировку». Эти частицы действуют как микроскопические термодатчики. Когда на кожу направляют ближний инфракрасный свет, наночастицы начинают светиться, а продолжительность свечения зависит от локальной температуры. Один сверхбыстрый снимок преобразуется в детальную тепловую карту.
Обычные инфракрасные системы обнаруживают опухоли крупнее пяти миллиметров — те, что врач уже может заметить при осмотре. Новая технология выходит далеко за этот предел, захватывая всю необходимую информацию за один кадр и оставаясь стабильной даже в сложных условиях живого организма.
Исследователи использовали мышиные модели с генетическими мутациями, аналогичными человеческой меланоме. Результаты показали, что платформа может быть допущена к клиническим испытаниям на людях. В будущем технологию можно адаптировать для отслеживания других биологических сигналов — уровня pH или концентрации ионов. Но главная цель уже достигнута: научиться замечать смертельный рак кожи до того, как его увидит глаз человека.
Итоги работы опубликованы в журнале Nature Sensors.
Изображение: графическое изложение принципов SMEAR-ULM. Источник: Nature Sensor
