Команда российских исследователей из ВШЭ, Сколтеха, МГУ и НИТУ «МИСиС» разработала гибридный сенсор, который в будущем сможет диагностировать онкологические заболевания даже на ранних стадиях. Сейчас это устройство уже может определять газы и жидкости даже в незначительных концентрациях. Исследование опубликовано в журнале Optics Letters.
По статистике ВОЗ, только в 2020 году в мире раком болело более 19 млн человек, причем 10 млн из них умерли. Эксперты считают, что более трети таких случаев можно было бы предупредить, если бы пациенты вовремя получали диагнозы. В настоящее время для диагностики онкологических и других заболеваний на ранних стадиях предлагают использовать «лаборатории на чипе». Это компактные устройства, объединяющие в себе микросхемы, лазеры, сенсоры и т. д. Они могут осуществлять различные сложные анализы.
Российские ученые разработали гибридный сенсор на платформе из нитрида кремния. Он включает в себя нанофотонные и микрофлюидные элементы. Проба проходит по микрофлюидным каналам системы, а нанофотонные датчики регистрируют изменения в оптическом излучении, что позволяет сделать выводы о результате анализа. У этого сенсора также есть преимущество — небольшой объем проб. В будущем для проведения анализа у пациента планируют брать образец крови. Система сможет оценить содержание в крови экзосом — внеклеточных везикул (пузырьков), которые клетки используют для общения друг с другом. На ранних стадиях онкологических заболеваний содержание экзосом значительно увеличивается, поэтому по анализу можно будет сделать вывод о необходимости дальнейшего обследования.
Пока что ученые проверили работу сенсора лишь на смесях изопропанола и воды. Девайс смог обнаружить изопропиловый спирт в воде даже в незначительных концентрациях: 12 молекул спирта на миллион молекул воды. В дальнейшем исследователи планируют работать над усложнением растворов, которые сможет анализировать сенсор. Для этого в него могут быть внедрены специальные чувствительные молекулы: аптамеры, антитела, пептиды, белки-дарпины. Кроме того, сейчас работа сенсора зависит от достаточно громоздкой аппаратурной системы, поэтому в будущем эксперты займутся ее компактизацией.
«Наше исследование — важный шаг в сторону создания компактной “лаборатории на чипе”, которая по минимальному количеству крови пациента сможет не только выдавать полноценный анализ крови, но и диагностировать маркеры онкологических болезней на ранних этапах. В идеале мы стремимся к простой конфигурации: небольшое переносное устройство, в которое пациент клиники предоставит каплю крови, врач нажмет кнопку “пуск” и получит наглядный результат. Например, “Ваши показатели в норме” или “Пройдите дополнительное обследование”», — пояснил Григорий Гольцман, профессор МИЭМ НИУ ВШЭ.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
