Bærbar kræfttest bruger smartphone, ny guld biosensor

Tidlig diagnosticering af kræft forbedrer i høj grad chancerne for vellykket behandling. Men mange mennesker, især i udviklingslande, mangler adgang til faciliteter til at opdage sygdommen.

For at løse dette problem, et universitet i Buffalo-ledet forskerhold er ved at skabe et nyt kræft-spotting-værktøj, som sundhedsudbydere i sidste ende kan bruge i områder, der mangler hospitaler, klinikker og andre behandlingssteder.

Værktøjet - beskrevet i et par forskningsartikler offentliggjort i IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics (17. august) og ACS sensorer (18. juli) – er baseret på en unik guldbiosensor, som forskerholdet skabte. Når parret med en computer eller smartphone og andre billige værktøjer, systemet er i stand til at spotte cancerbiomarkører fra en blodprøve.

"Smartphones og computere er i stigende grad almindelige på steder, hvor basal sundhedspleje ikke er. Vores system udnytter det. Vi har designet et simpelt, men effektivt kræftscreeningssystem, som vi tror på i sidste ende kan implementeres til områder, der har mest brug for det, " siger Qiaoqiang Gan, Ph.D., lektor i elektroteknik ved UB's Ingeniørhøjskole, og en co-lead forfatter af undersøgelserne.

"Foreløbige test viser, at vores system er omtrent lige så effektivt som de diagnostiske test, som mange hospitaler bruger. Vi håber på at forfine systemet og få det i hænderne på folk, der har mest brug for det, fordi jo tidligere vi opdager kræft, jo bedre behandlingsresultater er, " siger Yun Wu, Ph.D., adjunkt i biomedicinsk teknik ved UB, også medforfatter af undersøgelserne.

Institut for Biomedicinsk Teknik er et fælles program for Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences ved UB, og Ingeniørhøjskolen.

For at teste systemet, forskere monterede guldbiosensoren på en glasplade. De placerede derefter blodprøver fra lungekræftpatienter oven på biosensoren. Næste, de lyste et LED-lys på prøven og biosensoren.

Blodet indeholder bittesmå organiske partikler kaldet exosomer, som indeholder biomarkører for lungekræft. Disse biomarkører binder sig til biosensoren og får lysets intensitet til at ændre sig.

Ved at måle ændringen i lysintensiteten før og efter påføring af blodprøven, forskere kan opdage biomarkørerne. Denne type sansning er kendt som overfladeplasmonresonans, eller SPR sensing.

I eksperimenter med en smartphone, forskere monterede biosensoren på telefonens kamera. Systemet leverede billeddannelse i realtid af exosomer indeholdende epidermal vækstfaktorreceptor (EFGR), et protein, der almindeligvis findes hos ikke-småcellet lungekræftpatienter, og som kan bruges som biomarkør til screening og tidlig påvisning.

Systemet var også i stand til at detektere en anden biomarkør kaldet programmeret dødsligand 1 (PD-L1), som er et protein, der kan stoppe immunsystemet i at angribe kræftceller. Læger måler PD-L1-niveauer hos lungekræftpatienter for at vurdere effektiviteten af ​​en checkpoint-hæmmerbehandling, en ny type immunterapi.

Overordnede resultater viser, at systemet kan sammenlignes med hensyn til registreringsnøjagtighed med almindelige kræftdiagnostiske tests, såsom enzym-linked immunosorbent assay (ELISA).

Der er flere fordele ved det nye system. Måske mest nyttigt, forskere siger, er systemets lille størrelse, dens lette betjening og dens relativt lave fremstillingsomkostning sammenlignet med eksisterende diagnostiske værktøjer, som sundhedsudbydere bruger. Systemets portabilitet gør det ideelt til områder, der mangler adgang til sundhedsydelser, de siger.