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高靈敏呼氣測試儀問世 有無肺癌一“聞”便知

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  以色列理工大學(xué)化學(xué)工程系的霍薩姆。??私淌诩捌溲芯啃〗M開發(fā)出一種納米電子鼻,只需檢測患者呼出的氣體即可發(fā)現(xiàn)癌癥和腎衰竭等疾病,為這些疾病的早期防治開辟了一條新途徑。

  他們開發(fā)的是一種利用呼氣微粒檢測癌癥的新型呼氣檢測技術(shù),能對(duì)患者的健康狀況進(jìn)行即時(shí)診斷,其核心部分是一個(gè)嵌入了金納米顆粒的碳基感應(yīng)器,來檢測病人是否患上了肺癌。雖然呼氣微粒分析法對(duì)于癌癥診斷來說并不是一個(gè)新工具,但此次發(fā)明的新方法首次實(shí)現(xiàn)了無需預(yù)先處理患者呼出的氣體即可檢測出癌癥。

  當(dāng)患者對(duì)設(shè)備進(jìn)行呼氣時(shí),呼氣中的顆粒就會(huì)積聚在碳層中,感應(yīng)器膨脹推動(dòng)金納米顆粒相互接近,因此改變了薄膜的阻抗。而每種顆粒均具有獨(dú)特的阻抗效應(yīng),這可通過感應(yīng)器的電流變化來進(jìn)行測量。??朔Q,用戶可在設(shè)備的顯示板上看到一個(gè)指數(shù),該指數(shù)表明該人是否健康或罹患癌癥。

  將新感應(yīng)器插入一個(gè)呼吸測試設(shè)備后,研究人員就可進(jìn)行一系列的測試以達(dá)到校準(zhǔn)的目的。研究團(tuán)隊(duì)招募了96名志愿者,其中40名是健康人群,另外56名是肺癌患者。研究人員使用這些志愿者的呼氣樣本,通過感應(yīng)器識(shí)別出哪些生物標(biāo)記可集中作為肺癌的準(zhǔn)確跡象。經(jīng)過校準(zhǔn)后和再測試后,研究人員發(fā)現(xiàn)該設(shè)備即可可靠地區(qū)分出健康人員和癌癥患者的呼氣。目前,研究人員已開始在處于疾病不同階段的人群中展開大規(guī)模測試,并準(zhǔn)備在兩三年內(nèi)開展臨床試驗(yàn)。

  初步試驗(yàn)表明,金納米感應(yīng)器不僅能檢測出癌癥的不同階段,還能檢測其他諸如肝功能衰竭等疾病。研究人員還使用這種電子鼻對(duì)培養(yǎng)皿中生長的克隆細(xì)胞進(jìn)行了測試,結(jié)果表明感應(yīng)器能嗅探出呼氣中已知的化合物,但無法檢出其他與肺癌相關(guān)的揮發(fā)性有機(jī)物,這也意味著人體內(nèi)通過醫(yī)學(xué)教|育網(wǎng)搜集整理代謝制造出了更多的揮發(fā)性有機(jī)物。??说热苏谂μ綄み@些揮發(fā)性有機(jī)物,希望藉此能夠獲得對(duì)肺癌的更多新認(rèn)識(shí)以找到治療方法。

  研究顯示,當(dāng)惡性腫瘤在體內(nèi)形成并發(fā)育時(shí),其細(xì)胞在血液和尿液中會(huì)產(chǎn)生某種化學(xué)標(biāo)記,這些化學(xué)物質(zhì)隨血液進(jìn)入肺部,然后通過呼吸排出體外。這種以金納米粒子作為基本探測單元的電子鼻,可“嗅出”與肺癌和慢性腎衰竭有關(guān)的化學(xué)標(biāo)記分子而發(fā)現(xiàn)疾病。

  實(shí)驗(yàn)中,??私淌诩捌溲芯啃〗M對(duì)實(shí)驗(yàn)鼠進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在實(shí)驗(yàn)鼠呼出的27種揮發(fā)性有機(jī)物中,有5種物質(zhì)可以作為檢驗(yàn)腎病的化學(xué)標(biāo)記。

  ??思捌鋱F(tuán)隊(duì)目前還在更多的志愿者身上開展測試,以考慮諸如飲食、酒精和基因等其他因素的影響。由于該項(xiàng)醫(yī)療創(chuàng)新在便捷性上的突破,研究人員聲稱,全面的臨床試驗(yàn)也許沒有必要等到醫(yī)院萬事俱備的時(shí)候。另外,他們還將使用可模擬癌細(xì)胞及健康呼氣的“人工混合物”顆粒來檢驗(yàn)該設(shè)備的精確度。他們下一步的研究重點(diǎn)是如何利用電子鼻區(qū)別不同類型的腎病及病變所處的不同階段,同時(shí)進(jìn)一步縮小探測裝置的尺寸,最終使其做得像手機(jī)一樣大小,為醫(yī)務(wù)人員早期發(fā)現(xiàn)癌癥和腎病提供一種低成本、簡便易行的檢測手段。

  英國帝國理工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程師托尼??ㄋ拐J(rèn)為,此項(xiàng)技術(shù)具有非常好的前景,但他對(duì)繞過臨床試驗(yàn)的想法持保留意見。他告誡說,在現(xiàn)實(shí)生活中過于簡單的癌醫(yī)學(xué)教|育網(wǎng)搜集整理癥診斷蘊(yùn)含著極大的危險(xiǎn)。使用感應(yīng)器陣列和化學(xué)計(jì)量等這些方法的特性本身就需要在真實(shí)病患的樣本上進(jìn)行復(fù)雜的評(píng)估。不過,該設(shè)備對(duì)于早期監(jiān)測患者對(duì)治療的反應(yīng)上可得到應(yīng)用,亦可用于排除在早期階段與肺癌癥狀相似的其他疾病,如慢性阻塞性肺炎。

  據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查,肺癌每年可導(dǎo)致130萬人死亡,超過所有癌癥相關(guān)死亡人數(shù)的1/4.在美國,有2600萬成年人患慢性腎衰竭,另有數(shù)百萬人因這種病的發(fā)病率上升而面臨很大威脅。目前,檢驗(yàn)?zāi)I病的方法以侵入式為主,且準(zhǔn)確率較低;腎切片檢查雖更加可靠,但容易造成感染和出血。使用這種新型電子鼻進(jìn)行檢測,不僅快捷方便,還可減輕患者的痛苦。通過在“揮發(fā)性有機(jī)化合物”和各種類型的肺癌之間建立關(guān)聯(lián),呼氣檢測法是一種經(jīng)確認(rèn)的、非侵入性方法。目前,此方法的缺陷是其需要使用諸如質(zhì)譜儀和紅外光譜等技術(shù)來搜集和分析樣本。

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