Logo Zephyrnet

Trí thông minh dữ liệu tạo

Công nghệ Nano

Cảm biến nano dạng hít có thể cho phép phát hiện sớm ung thư phổi

Được xuất bản lại bởi Plato
Được xuất bản lại bởi Plato

Ngày:

Lượt xem: 79
Jan 05, 2024

(Tin tức Nanowerk) Sử dụng công nghệ mới được phát triển tại MIT, việc chẩn đoán ung thư phổi có thể trở nên dễ dàng như hít phải các cảm biến hạt nano và sau đó thực hiện xét nghiệm nước tiểu để xác định xem có khối u hay không.

Chìa khóa chính

  • Phương pháp không xâm lấn này có thể đóng vai trò thay thế hoặc bổ sung cho chụp CT truyền thống, đặc biệt có lợi ở những khu vực có điều kiện tiếp cận hạn chế với thiết bị y tế tiên tiến.
  • Công nghệ này tập trung vào việc phát hiện các protein liên quan đến ung thư trong phổi và có thể thu được kết quả thông qua một que thử giấy đơn giản.
  • Được thiết kế để phát hiện ung thư phổi giai đoạn đầu, phương pháp này đã cho thấy nhiều hứa hẹn trên mô hình động vật và có thể sớm tiến tới thử nghiệm lâm sàng ở người.
  • Sự đổi mới này có tiềm năng cải thiện đáng kể việc sàng lọc và phát hiện sớm ung thư phổi, đặc biệt là ở những nơi có nguồn lực hạn chế.
    • các hạt chẩn đoán có thể được khí dung và hít vào Các kỹ sư của MIT đã thiết kế các hạt chẩn đoán có thể được khí dung hóa và hít vào. Ở phía dưới là ảnh hiển vi điện tử quét của các hạt, được phủ bằng cảm biến nano tương tác với các protein liên quan đến ung thư trong phổi. (Hình ảnh: Được phép của các nhà nghiên cứu)

    Nghiên cứu

    Chẩn đoán mới dựa trên các cảm biến nano có thể được cung cấp bằng ống hít hoặc máy phun sương. Nếu các cảm biến gặp phải các protein liên quan đến ung thư trong phổi, chúng sẽ tạo ra tín hiệu tích tụ trong nước tiểu, nơi tín hiệu có thể được phát hiện bằng một que thử giấy đơn giản. Cách tiếp cận này có khả năng thay thế hoặc bổ sung tiêu chuẩn vàng hiện nay để chẩn đoán ung thư phổi, chụp cắt lớp vi tính liều thấp (CT). Các nhà nghiên cứu cho biết, nó có thể có tác động đặc biệt đáng kể ở các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình, nơi không có máy quét CT phổ biến. “Trên khắp thế giới, bệnh ung thư sẽ ngày càng trở nên phổ biến ở các nước có thu nhập thấp và trung bình. Dịch tễ học về ung thư phổi trên toàn cầu là do ô nhiễm và hút thuốc lá gây ra, vì vậy chúng tôi biết rằng đó là những môi trường mà khả năng tiếp cận loại công nghệ này có thể có tác động lớn,” Sangeeta Bhatia, Giáo sư Khoa học Y tế John và Dorothy Wilson và cho biết. Công nghệ, Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính tại MIT, đồng thời là thành viên của Viện Nghiên cứu Ung thư Tích hợp Koch của MIT và Viện Khoa học và Kỹ thuật Y tế. Bhatia là tác giả cao cấp của bài báo, xuất hiện trong Những tiến bộ khoa học (“Nền tảng chẩn đoán tiết niệu tại điểm chăm sóc có thể hít vào”). Qian Zhong, một nhà khoa học nghiên cứu của MIT và Edward Tan, cựu tiến sĩ của MIT, là tác giả chính của nghiên cứu.

    Các hạt có thể hít vào

    Để giúp chẩn đoán ung thư phổi càng sớm càng tốt, Hoa Kỳ Lực lượng Đặc nhiệm Dịch vụ Phòng ngừa khuyến nghị những người nghiện thuốc lá nặng trên 50 tuổi nên chụp CT hàng năm. Tuy nhiên, không phải tất cả mọi người trong nhóm mục tiêu này đều nhận được các bản quét này và tỷ lệ dương tính giả cao của các lần quét có thể dẫn đến các xét nghiệm xâm lấn, không cần thiết. Bhatia đã dành thập kỷ qua để phát triển các cảm biến nano để sử dụng trong chẩn đoán ung thư và các bệnh khác, và trong nghiên cứu này, cô và các đồng nghiệp đã khám phá khả năng sử dụng chúng như một giải pháp thay thế dễ tiếp cận hơn cho việc sàng lọc ung thư phổi bằng CT. Những cảm biến này bao gồm các hạt nano polymer được phủ một chất báo cáo, chẳng hạn như mã vạch DNA, được tách ra khỏi hạt khi cảm biến gặp các enzyme gọi là protease, thường hoạt động quá mức trong các khối u. Những phóng viên này cuối cùng sẽ tích tụ trong nước tiểu và được đào thải ra khỏi cơ thể. Các phiên bản cảm biến trước đây nhắm vào các vị trí ung thư khác như gan và buồng trứng, được thiết kế để tiêm tĩnh mạch. Để chẩn đoán ung thư phổi, các nhà nghiên cứu muốn tạo ra một phiên bản có thể hít vào, giúp triển khai dễ dàng hơn ở những nơi có nguồn lực thấp hơn. “Khi chúng tôi phát triển công nghệ này, mục tiêu của chúng tôi là cung cấp một phương pháp có thể phát hiện ung thư với độ đặc hiệu và độ nhạy cao, đồng thời hạ thấp ngưỡng tiếp cận, để hy vọng chúng tôi có thể cải thiện sự chênh lệch về nguồn lực và sự bất bình đẳng trong việc phát hiện sớm ung thư phổi, ” Chung nói. Để đạt được điều đó, các nhà nghiên cứu đã tạo ra hai công thức hạt của họ: một dung dịch có thể được tạo khí dung và phân phối bằng máy phun sương, và một loại bột khô có thể được phân phối bằng ống hít. Một khi các hạt đến phổi, chúng sẽ được hấp thụ vào mô, nơi chúng gặp bất kỳ protease nào có thể có. Tế bào người có thể biểu hiện hàng trăm loại protease khác nhau và một số trong số chúng hoạt động quá mức trong các khối u, nơi chúng giúp các tế bào ung thư thoát khỏi vị trí ban đầu bằng cách cắt đứt các protein của ma trận ngoại bào. Những protease gây ung thư này tách mã vạch DNA khỏi cảm biến, cho phép mã vạch lưu thông trong máu cho đến khi chúng được bài tiết qua nước tiểu. Trong các phiên bản trước của công nghệ này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng phép đo phổ khối để phân tích mẫu nước tiểu và phát hiện mã vạch DNA. Tuy nhiên, phép đo khối phổ yêu cầu thiết bị có thể không có sẵn ở những khu vực có nguồn lực hạn chế, vì vậy, đối với phiên bản này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một xét nghiệm dòng chảy bên, cho phép phát hiện mã vạch bằng dải thử nghiệm trên giấy. Các nhà nghiên cứu đã thiết kế dải này để phát hiện tối đa bốn mã vạch DNA khác nhau, mỗi mã vạch cho biết sự hiện diện của một protease khác nhau. Không cần xử lý trước hoặc xử lý mẫu nước tiểu và có thể đọc kết quả khoảng 20 phút sau khi lấy mẫu.

    Chuẩn đoán chính xác

    Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hệ thống chẩn đoán của họ trên những con chuột được biến đổi gen để phát triển các khối u phổi tương tự như những khối u gặp ở người. Các cảm biến được sử dụng 7.5 tuần sau khi khối u bắt đầu hình thành, thời điểm có thể tương quan với bệnh ung thư giai đoạn 1 hoặc 2 ở người. Trong loạt thí nghiệm đầu tiên trên chuột, các nhà nghiên cứu đã đo mức độ của 20 cảm biến khác nhau được thiết kế để phát hiện các protease khác nhau. Sử dụng thuật toán học máy để phân tích những kết quả đó, các nhà nghiên cứu đã xác định được sự kết hợp của chỉ bốn cảm biến được dự đoán là sẽ cho kết quả chẩn đoán chính xác. Sau đó, họ đã thử nghiệm sự kết hợp đó trên mô hình chuột và phát hiện ra rằng nó có thể phát hiện chính xác các khối u phổi ở giai đoạn đầu. Các nhà nghiên cứu cho biết, để sử dụng ở người, có thể cần nhiều cảm biến hơn để đưa ra chẩn đoán chính xác, nhưng điều đó có thể đạt được bằng cách sử dụng nhiều dải giấy, mỗi dải giấy phát hiện bốn mã vạch DNA khác nhau. Các nhà nghiên cứu hiện có kế hoạch phân tích các mẫu sinh thiết của con người để xem liệu các tấm cảm biến họ đang sử dụng cũng có tác dụng phát hiện ung thư ở người hay không. Về lâu dài, họ hy vọng sẽ thực hiện được các thử nghiệm lâm sàng trên bệnh nhân. Một công ty có tên Sunbird Bio đã tiến hành thử nghiệm giai đoạn 1 trên một cảm biến tương tự do phòng thí nghiệm của Bhatia phát triển, để sử dụng trong chẩn đoán ung thư gan và một dạng viêm gan được gọi là viêm gan nhiễm mỡ không do rượu (NASH). Ở những nơi trên thế giới, nơi khả năng tiếp cận máy quét CT bị hạn chế, công nghệ này có thể mang lại sự cải thiện đáng kể trong việc sàng lọc ung thư phổi, đặc biệt là vì kết quả có thể thu được chỉ sau một lần khám. “Ý tưởng là bạn đến và sau đó bạn nhận được câu trả lời về việc bạn có cần xét nghiệm theo dõi hay không, và chúng tôi có thể đưa những bệnh nhân có tổn thương sớm vào hệ thống để họ có thể được phẫu thuật chữa bệnh hoặc dùng thuốc cứu sống,” Bhatia nói.
    tại chỗ_img

    Tin tức mới nhất

    tại chỗ_img

    Bản quyền @ 2024 Plato Technologies Inc.