北京
想象一下，在家檢測早期癌癥，能像測基礎血糖或驗孕那樣簡單、快速又便宜。
研究人員開發(fā)出一種手持式癌癥篩查設備，僅需一滴血即可檢測早期癌癥生物標志物。這項由西湖大學研發(fā)的新技術，將冰箱大小的實驗室設備縮小為便攜式裝置，同時還提升了檢測精度。
據(jù)報道稱，該團隊將“精度提升至傳統(tǒng)方法的約1萬倍”。該系統(tǒng)采用三維連續(xù)體束縛態(tài)（BIC）傳感芯片，工作時只需這塊芯片、一個LED光源和一個光電探測器。
測量光的“低語”
液體活檢——通過簡單的抽血捕獲腫瘤的微觀痕跡——其前景雖誘人，卻長期面臨技術挑戰(zhàn)。為了捕捉早期腫瘤的微弱信號，醫(yī)生需要龐大的設備，里面布滿復雜的光路、昂貴的光譜儀和靈敏的棱鏡。而且，這些耗資數(shù)百美元的檢測始終被鎖在專業(yè)機構的實驗室里，遠離最需要它們的患者。
在這項新工作中，團隊嘗試將關注點從復雜的光波長轉向簡單的光強度。值得注意的是，龐大的設備被一種名為Q值調制折射傳感的高靈敏度機制所取代。
為此，他們設計了一種三維超材料芯片。當癌癥生物標志物存在時，該芯片能探測到光線折射方式的微小變化。此外，團隊還采用創(chuàng)新的鋁基制造技術，解決了標準芯片制造工藝緩慢、昂貴的問題。
為了直觀感受該系統(tǒng)的超高靈敏度，不妨想象把光線折射的整個范圍拉伸成一把一米長的尺子。在這把尺子上，該設備精確到能檢測出小至百萬分之幾米的變化。
高準確率
團隊摒棄了逐片制造芯片的費力工藝，采用了更接近活字印刷的方法。據(jù)報道，這使得在一整片晶圓上批量生產數(shù)千個相同的三維傳感芯片成為可能，每片芯片的成本驟降至僅5美元。
這種價格低廉的芯片只需一個基礎LED和光電探測器來測量光強度，由此組成了一個簡單、小巧、適合家用的設備。為證明其實際效能，團隊與廈門大學合作，成功追蹤到難以發(fā)現(xiàn)的肺癌生物標志物（細胞外囊泡，sEVs），這些標志物在體內存在的濃度通常極低，傳統(tǒng)實驗室設備無法檢出。
在試驗中，這款手持設備識別早期肺癌生物標志物的靈敏度比標準實驗室檢測（ELISA）高出約1萬倍。在171份患者血清樣本的評估中，這款口袋大小的工具在早期癌癥檢測方面達到94.9%的出色準確率，術后監(jiān)測準確率則為92.1%。
相比之下，標準實驗室方法的準確率僅為74.7%，突顯了該設備在顯著改善早期診斷和患者跟蹤方面的潛力。通過證明基于光的超精密傳感器能夠被縮小并經濟地批量生產，這項研究為新一代口袋式醫(yī)療工具繪制了可靠的藍圖。
無論是大城市醫(yī)院的醫(yī)生、偏遠鄉(xiāng)村的衛(wèi)生工作者，還是在自家餐桌前自測的患者，這項技術旨在讓高精度的早期疾病檢測在全球范圍內變得普及、即時且觸手可及。
該研究成果已發(fā)表在《自然·光子學》期刊上。
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