Ученые из Китая разработали компактное устройство, которое, по их заявлению, способно обнаруживать биомаркеры рака в одной капле крови с чувствительностью, примерно в 10 000 раз превышающей традиционные методы диагностики. Речь идет прежде всего о раннем выявлении рака легких, пишет South China Morning Post.
Разработку представила команда под руководством Вэнь Ляоюна из Университета Вестлейк в Ханчжоу. Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics.
По словам авторов, им удалось уменьшить систему диагностики, которая ранее занимала размеры холодильника и использовалась только в лабораториях, до компактного устройства, которое можно держать в руке. Более того, стоимость производства одного сенсорного чипа снижена до примерно 5 долларов, что делает технологию потенциально массовой.
Ключевой технологией стала Q-модулируемая рефрактометрическая сенсорика, позволяющая измерять не длину волны света, как в классической спектроскопии, а его интенсивность. Это позволило значительно упростить конструкцию устройства и сократить его размеры до минимума.
В основе системы лежит трехмерный чип из метаматериалов, способных управлять светом на наноуровне. В отличие от традиционных методов изготовления фотонных чипов, требующих сложной и дорогой литографии, новая технология позволяет массово производить тысячи чипов на одной пластине, что радикально снижает стоимость и повышает стабильность производства.
Для демонстрации возможностей устройства исследователи совместно с учеными Сямэньского университета протестировали его на малых внеклеточных везикулах, связанных с раком легких. Эти структуры являются важными биомаркерами, но их крайне низкая концентрация в ранних стадиях заболевания затрудняет диагностику стандартными методами.
По результатам испытаний на 171 образце сыворотки крови пациентов устройство показало точность до 94,9% при выявлении раннего рака легких и 92,1% при послеоперационном мониторинге. Для сравнения, традиционный метод ИФА (ELISA) демонстрировал точность около 74,7%.
Авторы исследования отмечают, что технология может иметь более широкое применение — от диагностики различных видов опухолей до использования в персонализированной и домашней медицине. Однако пока речь идет о лабораторной разработке, требующей дальнейшего подтверждения и клинического внедрения.