可弯曲纳米传感器根据呼吸诊断癌症

【生物360】卵巢癌是女性生殖器官常见的恶性肿瘤之一,发病率仅次于子宫颈癌和子宫癌而列居第三位。但由于卵巢癌的早期症状不典型,术前卵巢癌诊断相当困难。通常的检测方法包括盆腔检查、放射免疫法或超声检查,但这些方法要么是侵入性检查,要么价格昂贵,因此,医生一般只会建议高危患者进行检查,但这样无疑会降低这一癌症的早期诊断率并影响患者存活率。

可弯曲纳米传感器根据呼吸诊断癌症-IT帮

以色列理工大学的Hossam Haick教授开发出一种覆盖金纳米颗粒的柔性膜,能够根据妇女的呼吸判断她是否患有卵巢癌。这种可弯曲装置像纸一样薄,收集能力是以前呼吸传感器的几倍,非侵入性且足够便宜,有望作为更加经济有效的方法用于卵巢癌的普遍筛查。

研究人员在先前的工作中发现,卵巢癌病人的呼吸过程会释放独有混合物质,包括苯乙烯、壬醇、2-乙基己醇、3-庚酮、癸醛、十六烷。在此基础上,Haick教授的团队开发了这种针对卵巢癌的纳米传感器。他们首先选择能够与卵巢癌相关的挥发性有机物发生反应的芳香性配体,与金纳米粒子和柔性条状聚酰亚胺薄膜形成集成的交叉反应感应阵列。当患有卵巢癌的病人呼出的气体经过金纳米粒子,其中的特异性挥发性有机物会与阵列上的配体反应,引起可测量的电阻变化。

Haick的仪器共需要6个传感器,以便充分检测发生的反应,并准确地进行疾病诊断。但如果想要让使这一系统能更加有效地进行筛查,Haick还需要减少传感器的数量。

Haick团队找到了一种能够使每个传感器获取更多数据的方法,这使得他们可以将传感器的数量降低到1个。他们将传感器的带状结构弯曲,当传感器的两端向下弯曲形成一个拱形时,金纳米粒子之间的距离变大,有利于与较大的待诊断分子进行相互作用;当传感器恢复成平面,颗粒间的距离变小,较小的待诊断分子能更好地与配体结合。在整个弯曲过程中,记录传感器每个位点的应变,并测量相应的电阻,这样一来,1个传感器就能获取足够的数据,完成之前6个传感器的工作。

为了测试传感器的性能,Haick对43名病人进行了检测。结果显示,这种可弯曲传感器在卵巢癌诊断中有高达80%的正确率。

纽约州立大学宾汉姆顿大学的Chuan-Jian Zhong教授认为,Haick团队别具匠心地结合了应变感应和化学感应来进行癌症检测,“将这两种技术放在一个感应阵列系统中进行癌症诊断,令人非常兴奋”。

Haick教授目前正致力于将同样的技术用于结核病传感器。他说,发展中国家需要便宜的筛查工具对结核病进行检测,有了这项技术,他认为,打印一个结实又精确的传感器只需要20美分。

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