Les chercheurs développent un biocapteur sensitif pour le cancer


Les chercheurs développent un biocapteur sensitif pour le cancer

Une équipe de physiciens et d'ingénieurs de l'Université Case Western Reserve à Cleveland, OH, a créé un biocapteur optique pour la détection du cancer à l'aide de métamatériaux nanostructurés qui sont 1 million fois plus sensibles que les versions précédentes, ouvrant la voie à un système efficace de détection précoce du cancer et D'autres maladies.

Les chercheurs ont utilisé des métamatériaux nanostructurés 1 million fois plus sensibles que les versions précédentes, ce qui permet un système de détection précoce du cancer.

Le dispositif, qui est assez petit pour s'adapter à la paume d'une main, a été développé pour fournir aux oncologues un moyen de détecter une seule molécule d'une enzyme produite par des cellules cancéreuses circulantes.

Une telle détection pourrait permettre aux médecins de diagnostiquer des patients atteints de certains cancers beaucoup plus tôt que possible aujourd'hui, surveiller le traitement et la résistance, et plus encore.

La recherche, publiée en ligne dans le journal Matériaux de la nature , Décrit comment le nanosensor agit comme un tamis biologique, isolant une molécule de petite protéine pesant moins de 800 quadrillionths d'un nanogramme d'une solution extrêmement diluée.

Les chercheurs pensent que la technologie de détection sera également utile pour diagnostiquer et surveiller d'autres maladies.

«Le pronostic de nombreux cancers dépend de la phase du cancer au moment du diagnostic», explique Giuseppe "Pino" Strangi, professeur de physique à Case Western Reserve et responsable de la recherche.

"Très tôt, la plupart des cellules tumorales circulantes expriment des protéines de très faible poids moléculaire, moins de 500 Daltons", explique Strangi. "Ces protéines sont généralement trop petites et ont une concentration trop faible pour détecter avec les méthodes d'essai actuelles, donnant des résultats faussement négatifs.

"Avec cette plate-forme, nous avons détecté des protéines de 244 daltons, ce qui devrait permettre aux médecins de détecter les cancers plus tôt - nous ne savons pas encore plus tôt", dit-il. "Cette plate-forme de biosensibilité peut aider à débloquer la prochaine ère d'initiation Détection du cancer ".

Les outils de nanotechnologie ont contribué à la création de biocapteurs

Pour rendre l'appareil si sensible, l'équipe de Strangi devait surmonter un certain nombre de problèmes. De manière significative, les ondes lumineuses ne permettent pas de détecter des objets inférieurs à leurs propres dimensions physiques, qui varient jusqu'à environ un demi-micron. En outre, les molécules dans les solutions diluées flottent au hasard, ce qui signifie qu'elles sont peu susceptibles d'atterrir sur la surface d'un capteur.

L'équipe a pu surmonter ces obstacles en exploitant les outils de nanotechnologie et en les couplant à un canal microfluidique avec un matériau d'ingénierie appelé métamatériau. "C'est extrêmement sensible", dit Strangi. "Lorsqu'une petite molécule atterit à la surface, il en résulte Grande modification locale, faisant passer la lumière."

Selon la taille de la molécule, la lumière réfléchissante déplace différentes quantités. Les chercheurs espèrent apprendre à identifier des molécules spécifiques, en commençant par des biomarqueurs pour différents cancers, par leurs déplacements légers.

Strangi et le Dr Nima Sharifi, co-chef du Programme de recherche génito-urinaire pour le cancer du cancer complet, ont commencé à tester le capteur pour détecter plus tôt les cancers de la prostate.

"Pour certains cancers, comme le cancer colorectal et le cancer du pancréas, le dépistage précoce est essentiel", a déclaré le Dr Sharifi, qui est également la présidente de la famille Kendrick pour la recherche sur le cancer de la prostate à Cleveland Clinic. "La détection de haute sensibilité des protéines spécifiques du cancer dans le sang devrait Permettent de détecter les tumeurs lorsqu'elles sont à un stade antérieur de la maladie ".

"Cette nouvelle technologie de détection peut nous aider non seulement à détecter les cancers, mais quel sous-ensemble du cancer, ce qui entraîne sa croissance et sa propagation et à quoi il est sensible", dit-il. "Le capteur, par exemple, peut nous aider à déterminer les marqueurs de la prostate agressive Les cancers, qui nécessitent des traitements, ou des formes indolentes qui ne le font pas ".

L'équipe de recherche travaille également avec d'autres oncologues du monde entier pour tester l'appareil dans le but de déplacer le capteur vers l'utilisation clinique.

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