W powietrzu wydychanym przez osoby z rakiem płuc - nawet na wczesnym etapie choroby - podwyższony bywa poziom pewnego związku - heksanalu. Zespół z Chin i Polski proponuje, by ten marker w wydychanym powietrzu można było wykrywać - i to może nawet dzięki maseczkom.
Rak płuca wykrywany jest najczęściej w późnym stadium choroby, gdy szanse na wyleczenie są niewielkie. Choć badania obrazowe takie jak prześwietlenie klatki piersiowej czy tomografia komputerowa zwiększają możliwość wykrycia zmian, wciąż potrzebne są nowe metody umożliwiające rozpoznanie choroby na jej najwcześniejszym etapie.
W komunikacie Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) poinformowano, że jednym z najbardziej obiecujących kierunków badań jest analiza oddechu pod kątem tzw. lotnych związków organicznych (ang. volatile organic compounds, VOCs) obecnych w wydychanym powietrzu.
Szczególną uwagę zwraca się na heksanal – aldehyd, którego poziom w powietrzu wydychanym przez pacjentów z rakiem płuc jest wyraźnie podwyższony. Największym wyzwaniem pozostaje jednak precyzyjne wykrywanie tego związku przy jego bardzo niskim stężeniu.
Próbę opracowania biosensora zdolnego do detekcji śladowych ilości heksanalu podjął dr Amil Aligayev z Centrum Doskonałości NOMATEN w Narodowym Centrum Badań Jądrowych, we współpracy z naukowcami z Chin i Politechniki Warszawskiej.
"Celem zespołu było stworzenie sensora, który dzięki zastosowaniu rozpraszania Ramana (surface enhanced Raman scattering, SERS) umożliwi niezwykle czułe wykrywanie związku, a jednocześnie będzie intuicyjny w obsłudze i prosty w implementacji dzięki zastosowaniu detekcji kolorymetrycznej" - czytamy w komunikacie.
Sensor nie tylko generuje silny sygnał ramanowski, lecz także zabarwia się na charakterystyczny błękitny kolor po kontakcie z heksanalem. Jeśli cząsteczka obecna jest w niskim stężeniu można ją wykryć w badaniu sygnału ramanowskiego. Jeśli zaś stężenia są już nieco większe, zauważalna staje się zmiana koloru.
„Sensor wykazuje również wysoką selektywność, powtarzalność wyników, długoterminową stabilność oraz właściwości antybakteryjne, co czyni go odpowiednim do zastosowań praktycznych” - mówi dr Amil Aligayev z Centrum NOMATEN w NCBJ cytowany w komunikacie swojej instytucji.
Rozwiązanie tworzone jest z użyciem hydrożelu. A to z kolei umożliwi umieszczenie biosensora w maseczce.
NCBJ poinformował, że w ramach badań przeprowadzono testy na pacjentach z rakiem płuc oraz w grupie kontrolnej osób zdrowych. Wyniki wykazały wyraźne różnice zarówno w analizie SERS, jak i przy obserwacji wizualnej.
„Opracowane połączenie dwóch metod pozwala na niezwykle precyzyjne wykrywanie biomarkerów raka płuc. Stworzyliśmy praktyczne, nieinwazyjne i tanie narzędzie, które może być przełomem w diagnostyce wczesnych stadiów choroby” - skomentował cytowany w komunikacie pierwszy autor pracy Jialin Li z Uniwersytetu Południowo-Wschodniego w Chinach.
Zespół opracował także oprogramowanie oparte na konwolucyjnej sieci neuronowej, które analizuje zmiany barwy biosensora w czasie rzeczywistym, korzystając z kamery komputera lub smartfona.
Pełne wyniki badań zostały opublikowane w Chemical Engineering Journal (https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.168343).
Nauka w Polsce
lt/ agt/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
