Menneskelig berøringsnanopartikelsensor kunne forbedre påvisning af brystkræft

(Phys.org) – Forskere fra University of Nebraska-Lincoln har udviklet en nanopartikelbaseret enhed, der emulerer menneskelig berøring, og som betydeligt kan forbedre kliniske brystundersøgelser til tidlig påvisning af kræft.

I en nyligt offentliggjort artikel i tidsskriftet ACS avancerede materialer og grænseflader , forskere Ravi Saraf og Chieu Van Nguyen beskriver en tyndfilmssensor, der kan registrere tumorer for små og dybe til at kunne mærkes med fingrene.

I forskning finansieret med en bevilling fra National Institutes of Health, Saraf og Nguyen perfektionerede en tynd film lavet af nanopartikler og polymerer, som, når den presses mod huden, skaber ændringer i elektrisk strøm og lys, der kan opfanges af et digitalkamera af høj kvalitet.

Filmen, kun en 60-del af tykkelsen af ​​et menneskehår, er en slags "elektronisk hud", der er i stand til at mærke tekstur og relativ stivhed.

Ved at bruge en silikonebrystmodel, der er identisk med dem, der bruges til at træne læger i manuelle brystundersøgelser, forskerne brugte filmen til med succes at opdage tumorer så små som 5 millimeter, skjult op til 20 millimeter dyb. Teknologien vil også muliggøre forbedret detektion af hudkræft.

Saraf, professor i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab, sagde, at han forestiller sig en stetoskoplignende enhed, som en læge ville presse hen over en patients bryst for at afbilde den begravede håndgribelige struktur. Det kunne bruges af familielæger under rutinemæssige patientundersøgelser eller af læger, der betjener fjerntliggende regioner i verden.

Filmen er nem at fremstille ved hjælp af let tilgængelige industrielle processer og forbliver stabil i flere måneder, han tilføjede.

"Et værktøj som dette kunne forbindes med en bærbar computer for at give højkvalitets screeningskapacitet for at redde liv i fattige lande i fjerntliggende dele af verden, " sagde Saraf.

Det næste skridt, Saraf sagde, er at erhverve midler til at bygge en prototype enhed.

"Vi har nok knowhow nu. Vi kan begynde at bygge denne enhed i dag, " han sagde.

Han anslåede, at en prototype ville koste omkring 1,5 millioner dollars og tage omkring et år at bygge.

Ved klinisk brystundersøgelse, eller CBE, læger undersøger manuelt brystet for abnormiteter og bruger deres hænder til at palpere vævet på jagt efter klumper. Selvom det kan virke lavteknologisk sammenlignet med mammografi, magnetisk resonansbilleddannelse og ultralyd, CBE er et vigtigt kræftscreeningsværktøj.

mammografi, som identificerer klumper ved deres tæthed sammenlignet med brystvæv, er mindre effektive med unge kvinder og dem med tætte og vaskulære bryster. MR og ultralyd er mere følsomme end mammografi, men er for dyre til at bruge som screeningsværktøj.

Alligevel er udfordringen med CBE manglen på en visuel registrering at sammenligne med tidligere undersøgelser for at hjælpe med diagnosen. Også, manuelle brystundersøgelser finder typisk ikke klumper, før de er 21 millimeter store, mens American Cancer Society rapporterer en overlevelsesrate på 94 procent, hvis brystkræft diagnosticeres, når tumorer diagnosticeres ved mindre end 10 millimeter.

Saraf sagde, at tyndfilmsværktøjet ville have mindst tre fordele ved en manuel brystundersøgelse udført af en læge:Det er mere følsomt; det skaber et billede af klumpen, der kan indgå i patientens journaler; og det giver hurtigere resultater end anden billedteknologi.

"Andre tests, såsom mammografi og MR, kræver en nervepirrende ventetid, indtil resultaterne er rapporteret, " sagde Saraf. "Dette er mere som en ultralyd, giver øjeblikkelige resultater uden stråling og ikke så ubehageligt som et mammografi."

Andre enheder har forsøgt at gøre dette, men deres billedkvalitet er dårlig, og de kan ikke bestemme en klumps form, ofte en nøgle til at afgøre, om det er kræft.

En tidlig version af teknologien, rapporteret i 2006, var i stand til at opdage forskelle i overfladetekstur. Den seneste version måler komparativ stivhed. Typisk, ondartede klumper er mindst ni gange så stive som det omgivende brystvæv.

Saraf sagde, at nøglen til succes var at finde den rigtige balance mellem følsomhed og pres:Hvis der kræves for meget pres, værktøjet ville give patienten ubehag. Men hvis filmen er for følsom, det ville skabe et mættet billede og forhindre visualisering af en dybere indlejret masse.