Nanomekaniske sensorer registrerer kræft fra åndedrættet

En række funktionaliserede membran-type overfladestresssensorer (MSS) adskiller kræftpatienter fra raske mennesker gennem en signaturrespons på udåndingsprøver.

Kræft er årsag til 1 ud af 8 dødsfald på verdensplan, og tidlig diagnose kan forbedre overlevelsesraten betydeligt. Et samarbejde mellem forskere i Schweiz og Japan har udviklet bærbare kræftdetektionsenheder til ikke-invasiv diagnose. "Vi skabte en kunstig næse, der er følsom nok til at diagnosticere kræft i hoved og hals gennem analyse af åndedrættet, "konkluderede forskerne i en nylig rapport om deres arbejde.

Sensordesignet stammer fra konventionelle piezoresistive cantilever-enheder. Kemiske lag belagt på cantilevers absorberer specifikke forbindelser og forårsager afbøjning af cantileverne. Disse afbøjninger kan måles gennem ændringen i elektrisk modstand ved piezoresistorer. Imidlertid, disse piezoresistive cantilever-type sensorer har lidt af begrænset følsomhed. For nylig, omfattende strukturel optimering har ført til en membran-type overfladespændingssensor (MSS), opnå en betydelig forbedring i følsomhed og stabilitet. MSS er sammensat af en tynd siliciummembran (typisk 2,5 µm tyk og 500 µm i diameter) ophængt af fire piezoresistive bjælker fastgjort til omkredsen.

Frederic Loizeau ved Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Hans Peter Lang ved universitetet i Basel i Schweiz, Genki Yoshikawa ved National Institute of Materials Science i Japan og deres kolleger fremstillede en række MSS og coated dem med forskellige polymerer for at absorbere forskellige kemiske forbindelser i åndeprøver. Rapportering ved den 26. IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2013), forskerne fremlagde, at MSS kunne skelne, i et dobbeltblindt forsøg, åndedrættet fra fire kræftpatienter fra fire raske mennesker.