Ny optisk metode baner vej for vejrtrækningstest for kræftbiomarkør

Forskere har udviklet en ekstremt følsom, alligevel enkel optisk metode til påvisning af formaldehyd i en persons ånde. Fordi formaldehyd undersøges som en potentiel biomarkør for lunge- og brystkræft, den nye metode kan en dag føre til en billig og hurtig måde at screene for kræft.

"Måling af biomarkører i udåndet åndedræt er ikke -invasiv, smertefri og hurtig og kan bruges til at screene for kræft selv i meget tidlige sygdomsstadier, hvilket er afgørende for vellykket behandling, "sagde forskningsteamleder Mateusz Winkowski fra universitetet i Warszawa i Polen." Den optiske metode, vi udviklede, kunne gøre denne type måling mere praktisk og billig. "

I tidsskriftet The Optical Society (OSA) Biomedicinsk optik Express , Winkowski og Tadeusz Stacewicz viser, at deres nye optiske sansemetode baseret på multipass -spektroskopi kan detektere tilstedeværelsen af ​​1 molekyle formaldehyd i en million luftpartikler, eller 1 del pr. million, selv i nærvær af gasser, der kan forstyrre optiske målinger.

"Vores drøm er en dag at bygge en bordplade, der ville være billig og kunne bruges til kræftscreening i ethvert medicinsk konsultationsrum, "sagde Winkowski." Under en grundlæggende lægeundersøgelse, patienten kunne blæse ind i enheden, og inden for et minut ville lægen vide, om patienten muligvis har brug for yderligere konventionelle undersøgelser. "

Øger følsomheden

Spektroskopi kan bruges til at identificere den kemiske sammensætning af et stof ved at måle lysets farve absorberet eller udsendt fra en prøve. En spektroskopi -fremgangsmåde kendt som multipass er nyttig til påvisning af lave koncentrationer af gasmolekyler, fordi det øger det omfang, hvor lyset interagerer med prøven. Denne opsætning bruger en eksperimentel celle med et spejl i hver ende. En laser, der introduceres gennem et lille hul i det ene spejl, hopper derefter frem og tilbage i cellen, at skabe interaktionslængder titusinder eller hundredvis af gange cellens længde.

Når man prøver at registrere ekstremt lave koncentrationer, støj kan være et problem med multipass -spektroskopi. Dette skyldes, at de flere laserstråler skaber en type optisk interferens, der kaldes randinterferens, der reducerer følsomheden og gør det umuligt at præcist bestemme biomarkørkoncentrationen. For at reducere denne optiske interferens, forskerne udviklede en metode kaldet optisk frynsekøling.

For den nye optiske frynsekølingsteknik, forskerne ændrer sig lidt, eller modulere, laserens emission over et område af bølgelængder og derefter gennemsnittet af det lys, der udsendes fra prøven over disse bølgelængder. Dette hjælper med at eliminere den optiske interferens nok til at muliggøre påvisning af formaldehyd. Forskerne valgte også et spektralområde og prøvetryk, der hjalp med at reducere interferens fra andre bestanddele, der findes i åndeprøver.

Optisk registrering af formaldehyd

Forskerne testede deres nye tilgang ved hjælp af kalibrerede kunstige blandinger af formaldehyd i luft. Deres resultater viste, at tilgangen var mere end tilstrækkelig til at detektere formaldehyd i ånde ved niveauer, der kan indikere tilstedeværelse af sygdom.

"Vores optiske frynsekølingsteknik kan bruges til at forbedre ethvert optisk system, der bruger en flerpascelle, "sagde Winkowski." Det kan også være nyttigt til måling af formaldehydgas fra husholdningsmaterialer eller industrielle kilder for bedre at forstå dets virkninger på menneskers sundhed. "

Næste, forskerne planlægger at teste deres analysemetoders evne til at måle etangas i ånde. Undersøgelsesresultater har antydet, at etan også kan bruges som en biomarkør for kræft og andre sygdomme.