Fange kræft med kulstof nanorør

En Harvard bioingeniør og en MIT luftfartsingeniør har skabt en ny enhed, der kan detektere enkelte kræftceller i en blodprøve, potentielt giver læger mulighed for hurtigt at afgøre, om kræft har spredt sig fra dets oprindelige sted.

Den mikrofluidiske enhed, beskrevet i 17. marts online-udgaven af ​​tidsskriftet Lille , er på størrelse med en skilling, og kunne også påvise vira som HIV. Det kunne i sidste ende udvikles til billige tests for læger at bruge i udviklingslande, hvor dyrt diagnostisk udstyr er svært at få fat i, siger Mehmet Toner, professor i biomedicinsk teknik ved Harvard Medical School og medlem af Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology.

Toner byggede en tidligere version af enheden for fire år siden. I den originale version, blod taget fra en patient flyder forbi titusindvis af små siliciumpæle belagt med antistoffer, der klæber til tumorceller. Eventuelle kræftceller, der rører ved stolperne, bliver fanget. Imidlertid, nogle celler vil måske aldrig støde på indlæggene overhovedet.

Toner tænkte, hvis stolperne var porøse i stedet for solide, celler kunne strømme lige igennem dem, hvilket gør det mere sandsynligt, at de ville holde fast. For at opnå det, han fik hjælp fra Brian Wardle, en MIT lektor i luftfart og astronautik, og en ekspert i at designe nano-konstruerede avancerede kompositmaterialer til at lave stærkere flydele.

Ud af det samarbejde kom den nye mikrofluidiske enhed, besat med kulstof nanorør, der samler kræftceller otte gange bedre end den originale version.

Fanget af nanorør

Cirkulerende tumorceller (kræftceller, der er brudt fri fra den oprindelige tumor) er normalt meget svære at opdage, fordi der er så få af dem - normalt kun flere celler pr. 1 milliliter blodprøve, som kan indeholde titusindvis af milliarder af normale blodlegemer. Imidlertid, påvisning af disse udbryderceller er en vigtig måde at afgøre, om en kræftsygdom har metastaseret.

"Af alle dødsfald som følge af kræft, 90 procent er ikke resultatet af kræft på det primære sted. De er fra tumorer, der spredes fra det oprindelige sted, " siger Wardle.

Når man designer avancerede materialer, Wardle bruger ofte kulstof nanorør - bittesmå, hule cylindre, hvis vægge er gitter af kulstofatomer. Samlinger af rørene er meget porøse:En skov af kulstof nanorør, som indeholder 10 milliarder til 100 milliarder kulstofnanorør pr. kvadratcentimeter, er mindre end 1 procent kulstof og 99 procent luft. Dette giver masser af plads til væske at strømme igennem.

MIT/Harvard-holdet placerede forskellige geometrier af kulstofnanorørskov i den mikrofluidiske enhed. Som i den originale enhed, overfladen af ​​hvert rør kan dekoreres med antistoffer, der er specifikke for kræftceller. Imidlertid, fordi væsken kan gå gennem skovens geometrier såvel som omkring dem, der er meget større mulighed for, at målcellerne eller -partiklerne bliver fanget.

Forskerne kan tilpasse enheden ved at fastgøre forskellige antistoffer til nanorørets overflader. Ændring af afstanden mellem nanorørets geometriske træk giver dem også mulighed for at fange objekter af forskellig størrelse - fra tumorceller, omkring en mikron i diameter, ned til vira, som kun er 40 nm.

Forskerne begynder nu at arbejde på at skræddersy enheden til HIV-diagnose. Toners originale kræftcelle-detektionsenhed bliver nu testet på flere hospitaler og kan være kommercielt tilgængelig inden for de næste par år.

Rashid Bashir, direktør for Micro and Nanotechnology Laboratory ved University of Illinois i Urbana-Champaign, siger, at evnen til at filtrere specifikke partikler, celler eller vira fra en blodprøve, så de kan analyseres, er et kritisk skridt hen imod at skabe håndholdte diagnostiske enheder.

"Alt hvad du kan gøre for at forbedre effektiviteten af ​​indfangning, eller noget nyt, du kan gøre for at få partiklerne til at interagere med en overflade mere effektivt, vil hjælpe med prøveforberedelse, " siger Bashir, som ikke var en del af forskerholdet.