Ранняя диагностика рака часто упирается в сложность и стоимость оборудования. Громоздкие спектрометры и оптические системы размером с холодильник доступны только крупным клиникам. Но теперь у ученых из Университета Вестлейк в Ханчжоу есть ответ, умещающийся на ладони, сообщает Газета.ру.
Китайские исследователи создали портативное устройство, которое по одной капле крови определяет биомаркеры рака легких с точностью до 94,9%. Для сравнения: стандартный иммуноферментный анализ в тех же условиях показывает лишь 74,7%.
Как это работает?
В основе прибора лежит метод нанофотонного сенсинга. В отличие от традиционных спектрометров, которые анализируют длину волны света, новая технология измеряет изменение его интенсивности при прохождении через образец. Ключевой элемент — трехмерный чип из метаматериалов. Это искусственные структуры, которые управляют светом необычным образом, позволяя регистрировать даже ничтожные концентрации маркеров.
Именно за счет этой конструкции чувствительность системы оказалась в 10 000 раз выше, чем у классических лабораторных методов.
Главный прорыв — цена
Обычно высокая точность означает дороговизну. Но китайские инженеры решили и эту проблему. Вместо штучного изготовления каждого чипа они разработали технологию массовой печати микросхем. В результате стоимость одного сенсора снизилась до 5 долларов. Это делает устройство доступным не только для больниц, но и для потенциального использования в домашних условиях.
Сама система состоит всего из трех компонентов: оптического сенсора, светодиода и фотодетектора. Никаких лазеров, призм или сложной оптики.
Проверка на практике
Для тестирования ученые выбрали один из самых сложных объектов — малые внеклеточные везикулы. Эти микрочастицы связаны с развитием рака легких, но их концентрация в крови на ранних стадиях крайне мала. Устройство протестировали на 171 образце крови пациентов. Результат превзошел ожидания: система не только reliably идентифицировала болезнь, но и показала значительное превосходство над стандартными тестами.
Авторы исследования уверены, что их технология применима не только для онкологии. Она подходит для любого медицинского скрининга, где требуется быстрое и дешевое обнаружение биомаркеров в минимальном объеме крови. Если устройство выйдет на рынок, оно может кардинально изменить подход к ранней диагностике, сделав ее по-настоящему массовой и доступной.
Итоги работы опубликованы в Nature Photonics.
Изображение: разработано Мagnific.
