Портативный «дыхализатор» для ранней диагностики рака легких
Рак легких – одно из самых распространенных онкологических заболеваний, которое часто диагностируется на поздних стадиях, практически не поддающихся лечению из-за распространившихся по всему организму метастазов. В то же время вовремя выявленный рак легкого достаточно успешно лечится удалением пораженного сегмента или всего больного легкого. Ученые Израильского технологического университета в Хайфе работают над созданием так называемого «электронного носа», с беспрецедентной чувствительностью выявляющего соединения, содержащиеся в воздухе, выдыхаемом больными раком легкого.
Более ранние попытки создания подобных датчиков выглядели достаточно перспективно, но в содержание в выдыхаемом воздухе продуктов обмена веществ, специфических для раковых клеток, настолько мала, что для адекватной работы большинства аналогичных сенсоров их разработчикам приходилось прибегать к различным способам повышения концентрации биомАркеров.
Кроме того, «дыхализаторы» («breathalyzer», от англ. breath+analyzer), используемые для проведения аналогичных тестов, основаны на дорогостоящих методиках регистрации летучих соединений, таких как использование оптических и акустических детекторов и масс-спектрометрия. Такие системы часто достаточно велики нетранспортабельны.
В основе нового сенсора, созданного Хоссамом Хаиком (Hossam Haick) и его коллегами, лежит матрица из золотых наночастиц, улавливающая летучие органические соединения в их исходной концентрации при уровне влажности, характерном для дыхания человека. Детекторы на основе золотых наночастиц обещают быть небольшими и недорогими. Единственным вызвавшим затруднения моментом был поиск подхода, который обеспечил бы взаимодействие летучих соединений с золотыми наночастицами.
На сегодняшний день авторы находятся в ожидании патента на свое изобретение и предпочитают не разглашать детали его устройства. (Приведенные здесь снимки коммерческой тайны не содержат: слева – экспериментальный образец прибора, справа – хемирезистор, меняющий электрическое сопротивление при воздействии определенных газов. «Breathalyzer» содержит 9 таких хемирезисторов для выявления биомаркеров рака легкого в выдыхаемом человеком воздухе.)
С помощью своих сенсоров авторы проанализировали состав образцов выдыхаемого воздуха, полученных от 40 здоровых добровольцев и 56 пациентов с диагнозом рака легкого, и разработали панель биомаркеров, позволяющую достоверно говорить о диагнозе рака легкого. Повторное тестирование датчика после его настройки на выявление этого комплекса биомаркеров показало его способность с высокой степенью достоверности отличать дыхание здорового человека от дыхания больного. В настоящее время разработчики тестируют свое детище на большей группе больных раком легкого, находящихся на разных стадиях заболевания. Они считают, что через 2-3 года вполне смогут приступить к проведению клинических испытаний своего дыхализатора.
Результаты предварительного тестирования свидетельствуют о том, что основанные на золотых наночастицах сенсоры позволяют не только проводить дифференциальную диагностику различных стадий рака легкого, но и выявлять комплексы биомАркеров, характерные для других заболеваний, таких как печеночная недостаточность. Разработчики даже протестировали прибор на колониях раковых клеток, культивируемых в лабораторных условиях. В результате они выявили целый ряд ранее неизвестных летучих органических соединений, ассоциированных с раком легких. В настоящее время Хаик занимается изучением метаболизма этих соединений в надежде получить новые данные, которые позволят повысить эффективность лечения этого достаточно распространенного заболевания.
Результаты работы опубликованы 30 августа в online версии журнала Nature Nanotechnology.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Technology Review: A More Sensitive Cancer Breathalyzer.
22.09.2009