Senzor na bázi diamantového založení detekce metastazizovaného karcinomu prsu

Vědci z University of Warwick vybudovali nový senzor magnetického pole na bázi diamantu, který by mohl být použit k lepšímu nalezení nádorů prostřednictvím sledování magnetické tekutiny vstřikované do těla.

Diagnóza rakoviny je nejvíce problematická, když se buňky z nádoru metastázovaly (šíří) na jiné orgány. K tomu nejčastěji dochází prostřednictvím lymfatických uzlin a lymfatického vypouštěcího systému. Testy, které zjistí, zda jsou rakovinné buňky uloženy v lymfatických uzlinách, jsou zlatým standardem pro detekci metastáza a řízení léčby.

Publikováno v Aplikováno fyzické kontrolyVýzkumníci Warwick uvádějí, že vytvořili nové netoxické a neradioaktivní zařízení, které používá jedinečné vlastnosti diamantů k diagnostice metastázovaného karcinomu prsu. Toto zařízení je ultra citlivé, ruční a pracuje v dlouhých rozsazích, což poskytuje vylepšené řešení pravidelné výzvy, se kterou se chirurgové rakoviny musí vypořádat.

První autor Alex Newman, student PhD na oddělení fyziky na University of Warwick komentoval: „Existuje skutečná poptávka po všestranném netoxickém prostředku k nalezení rakoviny. Pro tento nový diamantový senzor se nám podařilo dostat velikost senzorové hlavy dolů na pouhých 10 mm, což znamená, že je to první diamantový senzor, který bude schopen detekovat magnetickou stoporovací tekutinu a zároveň být dostatečně malý pro endoskopické použití a klíčovou operaci.

„Je také velmi citlivá, schopná detekovat stotinu typické plné klinické dávky magnetické tekutiny.“

Diamantový senzor pracuje detekováním tekutiny magnetického stoparu (nanočástice oxidu železa), která je zavedena pacientovi během nebo před chirurgií rakoviny prsu. Tracerová tekutina je injikována do nádoru a poté cestuje do lymfatických uzlin vedle metastazizovaných rakovinných buněk. Senzor magnetického pole založený na diamantu pak může lokalizovat tekutinu stopu a určit lymfatické uzliny, které mají být chirurgicky odstraněny, aby se zastavilo šíření rakoviny.

Jeho kompaktní design je dosažen pomocí malého diamantu (0,5 mm³) a malý permanentní magnet, který je připojen k hlavě sondy. To eliminuje potřebu objemné elektroniky, která umožňuje kapesní všestranný nástroj.

Vedoucí autor a vedoucí skupiny, profesor Gavin Morley, oddělení fyziky, University of Warwick řekl: „Diamanty mohou cítit magnetická pole díky barevným centrům v diamantu, zvaném nevoketní centra dusíku. Umožňují diamant detekovat velmi malé změny v magnetickém poli a dává diamantům krásnou růžovou barvu.

„Doufáme, že tyto senzory magnetického pole použijeme nejen pro lékařské aplikace, ale také pro sílu kosmické lodi a fúze.“

Sledování rakoviny není nová, ale tradiční metody používané v nemocnicích používají radioaktivní stopače nebo jednoduchá modrá barviva. Radioaktivní stopory nejsou k dispozici ve všech nemocnicích kvůli zvláštním opatřením požadovaným při manipulaci s radioaktivními materiály. Modré barvivo způsobuje alergickou reakci u jednoho ze stovek lidí, což je nežádoucí komplikace, když je pacient pod obecným anestetikem.

Detekce magnetického stoporu s malým citlivým senzorem, jako je diamantový, by mohlo být měničem her a tato technologie byla postavena s podporou lékaře.

Stuart Robertson, konzultant chirurga rakoviny prsu v univerzitních nemocnicích Coventry a Warwickshire (UHCW) NHS Trust dodal: „Nyní pravidelně využívám magnetickou lokalizaci v mé práci s rakovinou prsu, pro nezbytné léze prsu a detekci lymfatických uzlin, protože nabízí výhody oproti tradičnějším technikám. Je skvělé spolupracovat s University of Warwick a zkoumat způsoby, jak dále optimalizovat magnetickou technologii.“

Použití tekutin magnetických stopovacích tekutin se však rozšiřuje, tento nový diamantový senzor by však mohl poskytnout menší, citlivější detektor, zejména když jsou implementovány další kvantové technologické techniky. Aplikace pro jiné rakoviny, jako jsou plíce, játra, kolorektální a jídelní, by mohly pacientům poskytnout ještě více výhod.