Cercetătorii din China dezvoltă un senzor care detectează cancerul pulmonar cu o precizie remarcabilă

Cancerul pulmonar continuă să fie unul dintre cele mai frecvente tipuri de cancer în Europa. Acesta face mai multe victime în fiecare an decât cancerul de sân, cancerul de colon şi cancerul de prostată la un loc, dar primeşte doar 5,6 % din totalul fondurilor globale pentru cercetarea cancerului, potrivit Societăţii Europene pentru Boli Respiratorii (ERS). Cancerul pulmonar este cel mai frecvent tip de cancer şi cea mai frecventă cauză de deces prin cancer în lume. Cele mai recente estimări globale ale Agenţiei Internaţionale pentru Cercetarea Cancerului (IARC) indică faptul că, în 2022, aproape 2,5 milioane de persoane au fost diagnosticate cu cancer pulmonar şi peste 1,8 milioane de persoane au murit din cauza acestei boli, scrie news.ro. Aerul expirată conţine indicii chimice cu privire la ceea ce se întâmplă în organism, inclusiv boli precum cancerul pulmonar. Conceperea unor modalităţi de detectare a acestor compuşi ar putea ajuta medicii să pună diagnostice timpurii şi să îmbunătăţească perspectivele pacienţilor. Într-un studiu publicat miercuri, în revista ACS Sensors, cercetătorii raportează dezvoltarea unor senzori ultrasensibili, la scară nanometrică, care, în cadrul unor teste restrânse, au distins o schimbare-cheie în chimia respiraţiei persoanelor cu cancer pulmonar. Oamenii expiră multe gaze, cum ar fi vaporii de apă şi dioxidul de carbon, precum şi alţi compuşi din aer. Cercetătorii au stabilit că scăderile unei substanţe chimice expirate – izoprenul – pot indica prezenţa cancerului pulmonar. Cu toate acestea, pentru a detecta schimbări atât de mici, un senzor ar trebui să fie extrem de sensibil, capabil să detecteze niveluri de izopren în intervalul părţi pe miliard (ppb). De asemenea, ar trebui să diferenţieze izoprenul de alte substanţe chimice volatile şi să reziste la umiditatea naturală a respiraţiei.

Încercările anterioare de a concepe senzori de gaze cu astfel de caracteristici s-au axat pe oxizi metalici, inclusiv pe un compus deosebit de promiţător realizat cu oxid de indiu. O echipă condusă decercetători din China şi-a propus să rafineze senzorii pe bază de oxid de indiu pentru a detecta izoprenul la nivelul la care acesta se găseşte în mod natural în respiraţie. Cercetătorii au dezvoltat o serie de nano senzori pe bază de oxid de indiu (III) (In2O3). În cadrul experimentelor, ei au constatat că un tip, pe care l-au denumit Pt@InNiOx de la platină (Pt), indiu (In) şi nichel (Ni) pe care le conţine, a avut cele mai bune rezultate. Aceşti senzori Pt@InNiOx:
Au detectat niveluri de izopren de până la 2 ppb, o sensibilitate care a depăşit cu mult senzorii anteriori. Au reacţionat la izopren mai mult decât la alţi compuşi volatili întâlniţi în mod obişnuit în respiraţie. Au funcţionat constant în timpul a nouă utilizări simulate. Mai important, analiza în timp real de către autori a structurii şi a proprietăţilor electrochimice ale nanofibrelor a arătat că nanoclusterele de Pt ancorate uniform pe nanofibre au catalizat activarea senzorului de izopren, conducând la performanţa ultrasensibilă. În cele din urmă, pentru a demonstra potenţiala utilizare medicală a acestor senzori, cercetătorii au încorporat nanofibrele într-un dispozitiv de detectare portabil. În acest dispozitiv au introdus respiraţia colectată anterior de la 13 persoane, dintre care cinci aveau cancer pulmonar. Dispozitivul a detectat niveluri de izopren mai mici de 40 ppb în probele de la participanţii cu cancer şi mai mari de 60 ppb la participanţii fără cancer. Potrivit cercetătorilor, această tehnologie de detectare ar putea reprezenta o descoperire în depistarea neinvazivă a cancerului pulmonar şi are potenţialul de a îmbunătăţi rezultatele şi chiar de a salva vieţi.