Forscher entwickeln supersensitive biosensor für krebs


Forscher entwickeln supersensitive biosensor für krebs

Ein Team von Physikern und Ingenieuren an der Case Western Reserve University in Cleveland, OH, hat einen optischen Biosensor für die Krebserkennung mit nanostrukturierten Metamaterialien geschaffen, die 1 Million Mal empfindlicher sind als bisherige Versionen und weisen auf einen effektiven Früherkennungssystem für Krebs hin und zeigen Andere Krankheiten.

Die Forscher verwendeten nanostrukturierte Metamaterialien 1 Million Mal empfindlicher als frühere Versionen und erlaubten ein Früherkennungssystem für Krebs.

Die Vorrichtung, die klein genug ist, um in die Handfläche zu passen, wurde entwickelt, um Onkologen eine Möglichkeit zu geben, ein einzelnes Molekül eines Enzyms zu detektieren, das durch zirkulierende Krebszellen produziert wird.

Eine solche Erkennung könnte es Ärzten ermöglichen, Patienten mit bestimmten Krebsarten früher als heute zu diagnostizieren, überwachen die Behandlung und den Widerstand und mehr.

Die Forschung, veröffentlicht online in der Zeitschrift Natur Materialien , Beschreibt, wie der Nanosensor wie ein biologisches Sieb wirkt und ein kleines Proteinmolekül mit einem Gewicht von weniger als 800 Quadrillionen eines Nanogramms von einer extrem verdünnten Lösung isoliert.

Die Forscher glauben, dass die Sensing-Technologie auch bei der Diagnose und Überwachung anderer Krankheiten nützlich sein wird.

"Die Prognose vieler Krebsarten hängt von der Stufe des Krebses bei der Diagnose ab", sagt Giuseppe "Pino" Strangi, Professor für Physik bei Case Western Reserve und Leiter der Forschung.

"Sehr früh, die meisten zirkulierenden Tumorzellen exprimieren Proteine ​​mit einem sehr niedrigen Molekulargewicht, weniger als 500 Dalton", erklärt Strangi. "Diese Proteine ​​sind meist zu klein und in einer zu niedrigen Konzentration, um mit aktuellen Testmethoden nachzuweisen, was zu falsch negativen Ergebnissen führt.

"Mit dieser Plattform haben wir Proteine ​​von 244 Dalton erkannt, die es Ärzten ermöglichen, Krebs früher zu erkennen - wir wissen nicht, wie viel früher noch", sagt er. "Diese Biosensing-Plattform kann helfen, die nächste Ära der Initiale freizuschalten Krebserkennung."

Nanotechnologie-Werkzeuge trugen zur Biosensor-Schaffung bei

Um das Gerät so sensibel zu machen, musste das Team von Strangi eine Reihe von Problemen überwinden. Bezeichnenderweise können Lichtwellen keine Objekte erkennen, die kleiner sind als ihre eigenen physikalischen Dimensionen, die bis zu etwa einem halben Mikron reichen. Auch Moleküle in verdünnten Lösungen schweben zufällig, was bedeutet, dass sie unwahrscheinlich sind, auf der Oberfläche eines Sensors zu landen.

Das Team konnte diese Barrieren überwinden, indem es Nanotechnologie-Werkzeuge nutzte und diese an einen mikrofluidischen Kanal mit einem Material namens Metamaterial anschloss. "Es ist sehr empfindlich", sagt Strangi. "Wenn ein kleines Molekül auf der Oberfläche landet, Große lokale Modifikation, wodurch das Licht verschoben wird."

Abhängig von der Größe des Moleküls verschiebt das reflektierende Licht unterschiedliche Mengen. Die Forscher hoffen, zu lernen, spezifische Moleküle zu identifizieren, beginnend mit Biomarkern für verschiedene Krebsarten, durch ihre Lichtverschiebungen.

Strangi und Dr. Nima Sharifi - Co-Leader des Genitourinary Cancer Programms für den Fall Comprehensive Cancer Center - haben begonnen, den Sensor für die frühere Erkennung von Prostatakarzinomen zu testen.

"Für einige Krebsarten wie Darmkrebs und Bauchspeicheldrüsenkrebs ist die Früherkennung von wesentlicher Bedeutung", sagt Dr. Sharifi, der auch der Kendrick Family Chair für Prostatakrebsforschung in der Cleveland Clinic ist. "Hohe Sensitivitätserkennung von Krebs-spezifischen Proteinen im Blut sollte Ermöglichen die Erkennung von Tumoren, wenn sie sich in einem früheren Krankheitsstadium befinden."

"Diese neue Sensing-Technologie kann uns helfen, nicht nur Krebs zu erkennen, sondern welche Untermenge von Krebs, was treibt sein Wachstum und verbreitet und was es empfindlich ist", sagt er. "Der Sensor kann uns beispielsweise helfen, Marker der aggressiven Prostata zu bestimmen Krebs, die Behandlungen erfordern, oder indolent Formen, die nicht."

Das Forschungsteam arbeitet auch mit anderen Onkologen weltweit zusammen, um das Gerät mit dem Ziel zu testen, den Sensor in Richtung klinischer Anwendung zu bewegen.

Medical-Diag.com Kürzlich berichtet, dass höhere Mengen an Vitamin D das Krebsrisiko verringern könnten.

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