新技术可能改善癌症诊断

由_COM_GLOBAL_CURRENT_SITENAME本刊作者
发布在17 Jul 2017
研究人员开发了一个等离子体传感器,能为多种癌症的生物标志物提供可靠的早期检测,并最终能用于其他疾病的检测。该传感器检测癌症生物标志物癌胚抗原(CEA),在浓度仅为1纳克/毫升时就能检出。
来自伊利诺伊大学香槟分校(Urbana–Champaign,IL,USA)的研究团队由电子与计算机工程副教授Logan Liu和Lynford Goddard领导,包括学生Abid Ameen和Lisa Hackett,该团队开展了这项研究。

图片:新设备合并了两种传感方法,从此,两种方法能一起使用了。该设备在纳米杯阵列中使用三维多层纳米腔,并使用等离子体传感(照片由University of Illinois提供)。
图片:新设备合并了两种传感方法,从此,两种方法能一起使用了。该设备在纳米杯阵列中使用三维多层纳米腔,并使用等离子体传感(照片由University of Illinois提供)。
大多数有CEA的人,其平均范围是3-5纳克/毫升。研究人员选择关注CEA,因为其在多种癌症(包括肺癌和前列腺癌)的早期指标中浓度较高。
等离子体传感器是当前检测法的改善。首先,其改善了检测限,至少减少了两个量级。其次,该传感器工作需要的仪器少,因此费用低,更便携,不需要专业知识。而且,检测只需要少量血液,比如只需要指尖血。
“通过在一部设备中结合等离子体属性和光学谐振腔属性,根据多层的厚度和腔层的折射率,通过腔层和设备顶板的光封存和光投射,我们能检测较低浓度的生物标志物,”Ameen解释。
“纳米杯阵列提供了超强光透射,”Hackett补充,“如果您使用一片薄的金属膜,并尝试让光线穿过,几乎不会有光透过。但是,如果放置一个光波周期的纳米孔阵列,或使用我们的纳米杯结构,就会在某个波长下看到共振,通过该设备,您还会看到光透过本设备产生一个透射峰。”
“通常,当您拥有这些类型的折射计等离子传感器时,发生谐振时光线移动一定角度或波长发生变化,”Hackett说,“在我们的产品中,由于设备合并一个纳米腔,我们有一个固定的谐振波长。”由于生物分子(此处为CEA)的浓度增大,折射率也会增大,从而引起固定波长下透射强度也会增大,后者很容易被检出。
最终,“我们在设备中使用这种传感器,还优化和合并了一个LED,因此该设备最紧凑,但事实上结构并不复杂,”Ameen说。
目前,癌症生物标志物检测法用于高危患者,尤其是缓解期的癌症患者。由于这种设备便携,且该检测法费用低,更容易用于所有患者的常规检查。
“目前,癌症在接近晚期时才能检测处理,”Ameen说明,“我们想尽可能早的检测出癌症。”这样才能在癌细胞转移前对患者进行治疗。按照此思路,这种方法能用于检测其他疾病。而且,如果“设备具备非常高的成本效益,还非常便携,”Hackett说,“我们会很高兴的看到人们能够使用其进行更多的健康自控和自我监测。”
本研究由Ameen A等人发表在2017年3月29日刊的Advanced Optical Materials(先进光学材料)上。





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