Nova tehnologija razvijena na MIT-u koristi nanočestice i analizu daha kako bi u svega nekoliko minuta otkrila znakove bolesti pluća, bez invazivnih pretraga i složene laboratorijske opreme.
U budućnosti bi dijagnosticiranje upale pluća i drugih bolesti dišnog sustava moglo postati znatno brže i jednostavnije. Umjesto čekanja na rendgenske snimke ili laboratorijske nalaze, liječnici bi mogli koristiti mali prijenosni senzor koji prepoznaje znakove bolesti analizom daha pacijenta.
Znanstvenici su, piše ScienceAlert, razvili prototip uređaja koji ima potencijal detektirati bolesti pluća na neinvazivan način. Riječ je o tehnologiji koja koristi posebno dizajnirane nanočestice, a cijeli postupak mogao bi trajati svega nekoliko minuta.
Kako funkcionira novi senzor?
Sustav je osmišljen tako da pacijent najprije udahne nanočestice. Nakon što prođu kroz organizam, te se čestice izdahnu, ali pritom na sebi nose tzv. biomarkere – kemijske tragove koji mogu ukazivati na prisutnost bolesti duboko u tijelu.
Prototip uređaja razvijen je na Massachusetts Institute of Technology (MIT), a znanstvenici su ga nazvali PlasmoSniff.
Važno je naglasiti da uređaj zasad još nije testiran na ljudima, već samo na miševima. To znači da su potrebna dodatna istraživanja prije nego što bi tehnologija mogla postati dio svakodnevne medicinske prakse. Ipak, istraživački tim smatra da rezultati dosadašnjih testiranja daju razloga za optimizam.
Prema njihovim procjenama, u budućnosti bi ovaj senzor mogao postati brz i praktičan alat u ambulantama, bolnicama, ali i u kućnim uvjetima, bez potrebe za složenom laboratorijskom opremom kakva se danas koristi.
– U praksi zamišljamo da bi pacijent udahnuo nanočestice i, unutar otprilike 10 minuta, izdahnuo sintetski biomarker koji daje informacije o stanju pluća. Naša tehnologija PlasmoSniff omogućila bi otkrivanje tih biomarkera u roku od nekoliko minuta, izravno na mjestu pregleda – objašnjava strojarski inženjer Aditya Garg.
Detekcija bolesti poput traženja igle u plastu sijena
Nanočestice koje senzor detektira razvijaju se već godinama. One nose posebne kemijske oznake koje se odvajaju kada dođu u kontakt s određenim enzimima karakterističnim za pojedine bolesti. Ti enzimi, poznati kao proteaze, djeluju poput „okidača“ koji oslobađa biomarker.
Problem je u tome što se ti biomarkeri izdahnu u izuzetno malim količinama. Upravo zato znanstvenici koriste tehnologiju nazvanu plazmonika, koja se temelji na proučavanju i manipulaciji svjetlošću. Po toj je tehnologiji uređaj i dobio ime.
Senzor se posebno oslanja na metodu poznatu kao Ramanova spektroskopija. Ova tehnika koristi svjetlost za mjerenje vibracija molekula. Te vibracije djeluju kao jedinstveni „otisak prsta“ svake molekule, što omogućuje njihovu identifikaciju.
Sam uređaj sadrži zlatne nanočestice postavljene iznad tankog sloja zlata, jer je zlato idealan materijal za plazmoniku. Mikroskopski prostori unutar senzora, obloženi vodom, hvataju ciljne biomarkere i pojačavaju njihove vibracije dovoljno da ih uređaj može registrirati.
– Ovo je zapravo problem traženja igle u plastu sijena. Naša metoda pronalazi tu iglu koja bi inače bila izgubljena u velikoj količini podataka – kaže istraživačica Loza Tadesse.
Što slijedi prije primjene u medicini?
Trenutačno je tehnologija još uvijek u fazi prototipa. Znanstvenici su dosad testirali uređaj samo na životinjama i usredotočili se na jedan specifičan biomarker.
Sljedeći korak bit će testiranje na ljudima, što je znatno složeniji proces. Istraživači također rade na razvoju posebnog nastavka nalik maski koji bi mogao analizirati pacijentov dah tijekom otprilike pet minuta.
Takav sustav bi se koristio zajedno s uređajem sličnim inhalatoru za astmu, kojim bi pacijent udahnuo nanočestice. Kod zdravih osoba te bi čestice jednostavno izašle iz tijela bez razgradnje, dok bi kod oboljelih reagirale s enzimima povezanim s bolešću.
Potencijal primjene širi je od bolesti pluća
Ako daljnji razvoj i testiranja budu uspješni, ova bi tehnologija mogla postati važan alat za rano otkrivanje i praćenje različitih bolesti. Istraživači ističu da se sustav može prilagoditi za mnogo širi raspon primjena, a ne samo za respiratorne bolesti poput upale pluća.
Zanimljivo je da bi PlasmoSniff mogao imati primjenu i izvan medicine. Primjerice, mogao bi se koristiti za otkrivanje industrijskih kemikalija ili zagađivača u zraku.
– Tehnologija nije ograničena samo na ove biomarkere niti samo na medicinsku dijagnostiku. Može detektirati industrijske kemikalije ili onečišćenje zraka. Ako molekula može stvarati vodikove veze s vodom, možemo iskoristiti njezin vibracijski potpis za detekciju. To je zapravo vrlo univerzalna platforma – objašnjava Tadesse. Rezultati istraživanja objavljeni su u znanstvenom časopisu Nano Letters.
(Ordinacija.hr)
