Evidencia de cáncer de pulmón detectada en el aliento utilizando un nanosensor de nanoflakes ultrasensible

El aliento exhalado puede contener pistas químicas que pueden indicar enfermedades, incluido el cáncer. Desarrollar formas de comprender estos compuestos podría ayudar a los médicos a realizar diagnósticos tempranos y potencialmente mejorar las perspectivas del paciente. Investigadores dirigidos por un equipo de la Universidad de Zhejiang han informado sobre el desarrollo de un sensor ultrasensible a nanoescala que ha detectado cambios significativos en la cantidad de un compuesto, el isopreno, en el aliento de personas con cáncer de pulmón en ensayos a pequeña escala. Pingwei Liu, PhD, Qingyu Wang, PhD, y sus colegas dicen que cuando se usa para detectar isopreno en el aliento, el óxido de indio (III) (en₂ey₃₎-Pt@InNiO basado en_incógnita NanoFlex logró un límite de detección (LOD) excepcionalmente bajo de 2 ppb, el límite de detección (LOD) más bajo informado para un sensor de isopreno hasta la fecha.

Los investigadores dicen que su trabajo representa un gran avance en la detección del cáncer no invasivo y de bajo costo mediante el análisis del aliento, y también avanza en el diseño racional de materiales de detección de gases de última generación.

Los autores correspondientes, Liu, Wang y sus colegas, describen su desarrollo. sensor acs En un artículo titulado "Ultrasensible en₂ey₃Mecanismo de detección investigado mediante espectroscopia operativa y basada en nanocopos para el diagnóstico del cáncer de pulmón. En su informe concluyeron: “Nuestro estudio proporciona un nuevo enfoque para el diseño racional de nanomateriales sensores ultrasensibles, validando el potencial de Pt@InNiO._incógnita Los nanocopos tienen una gran importancia para el diagnóstico rápido y rentable del cáncer de pulmón y el seguimiento dinámico de la salud.

Los sensores de gas son cada vez más importantes en campos como el de la atención sanitaria, escribieron los autores. "Una aplicación emergente de la tecnología de detección de gases es el análisis del aliento humano, que contiene innumerables compuestos orgánicos volátiles (COV) endógenos que pueden servir como biomarcadores de enfermedades y cáncer".

Las personas exhalan muchos gases, como vapor de agua y dióxido de carbono, así como otros compuestos transportados por el aire. Los investigadores han determinado que niveles relativamente bajos de una sustancia química exhalada (isopreno) pueden indicar la presencia de cáncer de pulmón. El equipo explicó además: "... el isopreno es un biomarcador específico del metabolismo anormal del colesterol, y su concentración en el aliento exhalado puede usarse para diagnosticar cáncer de pulmón".

Sin embargo, el análisis del aliento presenta desafíos importantes, ya que el sensor debe ser muy sensible y capaz de detectar niveles de isopreno en el rango de partes por mil millones (ppb). La tecnología de sensores también necesitaría separar el isopreno de otras sustancias químicas volátiles y resistir la humedad natural del aliento.

Los esfuerzos anteriores para diseñar sensores de gas con las características requeridas se han centrado en semiconductores de óxido metálico (MOS), incluido un compuesto particularmente prometedor elaborado a partir de óxido de indio. Para su investigación recientemente informada, el equipo dirigido por Liu y Wang se propuso refinar un sensor basado en óxido de indio para detectar isopreno en los niveles en los que se produce naturalmente en el aliento. Desarrolló una serie de óxidos de indio (III) (en₂ey₃) basados ​​en sensores de nanoflakes, y en sus experimentos reportados, encontraron que un tipo, Pt@InNiO_incógnita Fue la mejor actuación. Este Pt@InNiO_incógnita Los sensores pueden detectar niveles de isopreno tan bajos como 2 ppb (un nivel de sensibilidad que supera con creces a los sensores anteriores) y responden más al isopreno que a otros compuestos volátiles que normalmente se encuentran en el aliento. En las pruebas, los sensores funcionaron consistentemente durante nueve usos simulados.

Es importante destacar que el análisis en tiempo real de los autores de la estructura y las propiedades electroquímicas de los nanoflakes reveló que los nanoclusters de Pt anclados uniformemente en los nanoflakes catalizaron la activación de la detección de isopreno, lo que condujo a un rendimiento ultrasensible. En su artículo mencionaron que su estudio demostró que “el rendimiento ultrasensible de Pt@InNiO_incógnita Las nanoescamas resultan de la estructura conjugada activa del isopreno mediante nanoclusters de Pt y de una mayor adsorción de isopreno e interacciones electrónicas debido a la morfología de las nanoescamas.

Para demostrar el potencial uso médico de estos sensores, los investigadores incorporaron Pt@InNiO_incógnita NanoFlex en un dispositivo sensor portátil que proporciona lectura directa de la concentración de isopreno. En este dispositivo primero incluyeron el aliento de 13 personas, cinco de las cuales tenían cáncer de pulmón.

En estos ensayos, el dispositivo detectó niveles de isopreno inferiores a 40 ppb en muestras de participantes con cáncer y más de 60 ppb en muestras de participantes sin cáncer. “En la práctica, integramos estos Pt@InNiO altamente sensibles_incógnita El NanoFlex se ha convertido en un dispositivo electrónico portátil en miniatura que diferencia con éxito a los pacientes con cáncer de pulmón con isopreno exhalado por debajo de 40 ppb de la población sana con isopreno por encima de 60 ppb, lo que permite un diagnóstico preciso en las clínicas.

Los investigadores sugieren que esta tecnología de detección podría suponer un gran avance en la detección no invasiva del cáncer de pulmón y tiene el potencial de mejorar los resultados e incluso salvar vidas. "Estos hallazgos subrayan la eficacia del sensor Pt@InNiOx en escenarios del mundo real, validando su potencial para un diagnóstico rápido y rentable del cáncer de pulmón", escribieron. "Como resultado, la integración de este material de detección altamente sensible en un dispositivo portátil tiene implicaciones importantes para el seguimiento en el hogar de pacientes con cáncer de pulmón, permitiendo un seguimiento dinámico de su estado de salud".

También reconocieron la necesidad de comercializar la tecnología para su uso en el diagnóstico del cáncer de pulmón, incluida la integración de la tecnología con materiales de detección automática, análisis de datos y dispositivos portátiles, así como una mayor investigación de la relación entre el isopreno respiratorio y Se necesitará más investigación. en estas áreas. Y cáncer de pulmón. "Al abordar estas áreas y completar ensayos clínicos rigurosos, la tecnología de detección de gas isopreno en el aliento podría convertirse en una herramienta transformadora en la detección no invasiva del cáncer de pulmón, lo que en última instancia puede salvar vidas y mejorar la atención médica", concluyó.