Исследователи создали сверхчувствительный детектор рака из 2D-материалов

Клетки могут производить уникальные электрические сигналы, которые связаны с различными видами рака (груди, лёгких, печени, мозга, поджелудочной и предстательной железы). Это позволяет использовать их в качестве индикаторов для ранней диагностики. Команда исследователей из SUTD и A*STAR Bioinformatics Institute разрабатывала сенсор для обнаружения клеток рака молочной железы, поскольку в них обнаруживаются сильные электрические сигналы.

Рак молочной железы — одна из ведущих причин смерти в мире. Для раннего лечения необходимы методы обнаружения. Традиционные методы биосенсинга часто требуют большого количества раковых клеток для успешного обнаружения. Поэтому нужен процесс детектирования с малым числом клеток для ранней диагностики.

Сингапурская исследовательская группа разработала комбинированный сенсор на основе электрического тока и 2D-материала для обнаружения клеток рака молочной железы. Этот сверхчувствительный сенсор смог обнаружить электрические сигналы от рекордно малого числа раковых клеток.

Это первый случай использования 2D-материалов для идентификации электрических сигналов клеток рака молочной железы. 2D-материалы — это класс наноматериалов, состоящих из нескольких слоёв атомов, которые привлекают внимание благодаря своим уникальным электронным свойствам.

Ведущий исследователь, доцент SUTD доктор Десмонд Лоук, сказал: «2D-материалы активно исследуются и используются в широком спектре приложений, включая биосенсинг. В этой работе мы объединили нанолисты дисульфида молибдена (MoS₂) с электрическим током, что открывает новые возможности в области биосенсинга».

На основе результатов компьютерного моделирования исследователи обнаружили, что к увеличению сопротивления приводят:

1. Нарушение мембраны раковой клетки из-за внедрённого 2D-материала.
2. Финальный угол наклона листа 2D-материала.

Поскольку ток течёт вдоль листа 2D-материала, его наклон нарушает ток вдоль клеточной мембраны. Кроме того, извлечённые компоненты клеточной мембраны могли увеличить сопротивление между нанолистом и мембраной, действуя как изолятор и препятствуя току.

«Мы обнаружили, что сенсор может обнаруживать электрические сигналы примерно на 70% меньшим числом раковых клеток, чем традиционные электронные сенсоры», — прокомментировал Лоук.

«Наше исследование открывает путь для разработки новых сенсоров для обнаружения клеток рака молочной железы. Более того, этот чувствительный метод обнаружения может повысить шансы на выживание пациентов», — добавил доктор Лоук.

Исследование опубликовано в Nanoscale Advances.