混合传感器可以帮助诊断癌症

HSE大学的一组研究人员、Skoltech MPGU,和斯已经开发出一种nanophotonic-microfluidic传感器,其潜在应用包括癌症检测、监测和治疗反应评估。今天,该设备可以识别气体和液体溶解在低浓度高的精确度。这篇论文发表在光学信。

根据世界卫生组织,2020年,全球癌症负担估计1930万新病例和1000万例死亡。专家认为,估计有30%的新病例可以预防,和相同的比例可以治愈,早期检测。

今天,一个“芯片实验室”是一个微型传感器设备能够执行复杂的生化分析被认为是最有前途的方法之一,早期癌症检测。俄罗斯科学家开发出了一种新的混合nanophotonic-microfluidic传感器高度敏感的分析非常低浓度的液体和气体的解决方案。

当前的纳米光子装置由光学传感器芯片上结合微流控通道上方的传感器表面。液体或气体泵通过渠道影响光的传播辐射高度敏感的纳米光子器件,改变输出的光谱特征。通过分析这些变化,研究人员可以确定样品的成分。

设备的一个特殊特性是微小的微流体通道的大小,实现标本传感器。这使人们有可能获得的结果甚至从非常小的样本,可以关键当现场分析不可行和标本必须运送其他考试。

人类血液含有某些组件,可以为肿瘤疾病的初步诊断是有价值的。这些组件包括细胞外囊泡(液)。液微囊泡释放到细胞间隙的组织和器官的细胞。

“细胞完成他们之间的沟通通过细胞外囊泡,如液、发送消息”,说德米特里•Gorin斯科尔科沃科技研究所的教授。但是,某些因素内部(遗传倾向)或外部(环境、辐射等)可以破坏细胞的正常功能,导致发送错误的信息,导致不受控制的细胞分裂和肿瘤生长。

在癌症的早期阶段,增加外来体血药浓度达到分析重要值,表明癌症的存在,这使得液可能有用的生物标志物在肿瘤。研究小组计划进一步完善他们的设备,它可以用于癌症检测的方法。

到目前为止,该传感器测试而非血液样本在20个不同浓度的异丙醇水解决方案,从0.08%到72%的体重。因为酒精是高度溶于水,可以用非常低的浓度。例如,传感器检测到异丙醇分子在溶液中包含12酒精每一百万分子水。目前,设备只能双组分分析的解决方案,但是作者计划使它适合多组分的分析物覆盖特殊受体(DARPins寡核苷酸适配子,抗体,多肽)在传感器表面使用微流体通道。

“今天,所需的实验设备相当笨重的设备操作。设置包括一个蠕动泵,可协调的激光,光电探测器,芯片和电脑处理数据的,解释了本文的作者阿列克谢Kuzin HSE Skoltech的当前研究生和博士生。在未来,我们希望产生一个紧凑和便携式设备,用于快速检测,将减少癌症诊断的时间和成本,监测和治疗反应评估”。

参考:Kuzin, Kuzin, Chernyshev V,订等。混合nanophotonic-microfluidic传感器高度敏感的液体和气体分析。选择列托人,OL。2022年,47 (9):2358 - 2361。doi:10.1364 / OL.457309

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