Наночастичный сенсор с «человеческим прикосновением» может улучшить выявление рака груди
Ученые из Университета Небраски-Линкольна разработали устройство на основе наночастиц, которое имитирует человеческое осязание и может значительно улучшить клинический осмотр молочных желез для раннего обнаружения рака.
В статье, опубликованной в журнале ACS Advanced Materials & Interfaces, исследователи Рави Сараф и Чиеу Ван Нгуен описывают тонкопленочный сенсор, способный обнаруживать опухоли, слишком маленькие и глубокие, чтобы их можно было почувствовать пальцами.
В исследовании, финансируемом грантом Национальных институтов здоровья (NIH), Сараф и Нгуен усовершенствовали тонкую пленку из наночастиц и полимеров. При нажатии на кожу она создает изменения в электрическом токе и свете, которые можно зафиксировать высококачественной цифровой камерой.
Пленка толщиной всего в 1/60 человеческого волоса представляет собой своего рода «электронную кожу», способную ощущать текстуру и относительную жесткость.
Используя силиконовую модель груди, идентичную тем, что применяются для обучения врачей мануальному обследованию, исследователи успешно обнаружили с помощью пленки опухоли размером всего 5 мм, скрытые на глубине до 20 мм. Эта технология также позволит улучшить обнаружение рака кожи.
Профессор химической и биомолекулярной инженерии Рави Сараф предполагает создание устройства, похожего на стетоскоп, которое врач будет прижимать к груди пациента для визуализации скрытой пальпируемой структуры. Его можно будет использовать терапевтам во время плановых осмотров или врачам в удаленных регионах мира.
Пленку легко производить с использованием доступных промышленных процессов, и она остается стабильной в течение месяцев.
Преимущества перед существующими методами
Клинический осмотр молочных желез (CBE) — важный инструмент скрининга, но у него есть недостатки:
- Отсутствие визуальной записи для сравнения с предыдущими обследованиями.
- Обычно опухоли обнаруживаются, когда они достигают 21 мм.
- Выживаемость при раке груди составляет 94%, если диагноз поставлен, когда опухоли меньше 10 мм.
Другие методы также имеют ограничения:
- Маммография менее эффективна для молодых женщин и пациенток с плотной грудью.
- МРТ и УЗИ более чувствительны, но слишком дороги для массового скрининга.
Новый тонкопленочный инструмент предлагает как минимум три преимущества перед ручным осмотром врача:
- Более высокая чувствительность (обнаружение опухолей от 5 мм).
- Создание изображения уплотнения для медицинской карты пациента.
- Мгновенный результат, как при УЗИ, без радиации и с меньшим дискомфортом, чем при маммографии.
Ключевые особенности технологии
- Усовершенствованная версия (в отличие от ранней 2006 года, определявшей текстуру поверхности) измеряет сравнительную жесткость. Злокачественные уплотнения обычно как минимум в 9 раз жестче, чем окружающая ткань молочной железы.
- Ключом к успеху стал поиск правильного баланса чувствительности и давления, чтобы избежать дискомфорта для пациента и насыщения изображения.
Следующие шаги
Следующим шагом, по словам Сарафа, является привлечение финансирования для создания прототипа устройства, которое можно начать строить уже сегодня. Ориентировочная стоимость прототипа — около 1,5 млн долларов, срок создания — около года. Такое устройство могло бы обеспечить высококачественный скрининг в бедных странах и удаленных частях мира.