(Phys.org) — Extreem vroege detectie van kankers en andere ziekten is aan de horizon met een supergevoelig nano-apparaat dat wordt ontwikkeld aan de Universiteit van Alabama in Huntsville (UAH) in samenwerking met The Joint School of Nanoscience and Nanoengineering (JSNN) in Greensboro, NC.

Het apparaat is klaar om te worden verpakt in een eenheid ter grootte van een lunchbox die uiteindelijk een mobiele telefoon-app kan gebruiken om testresultaten te leveren.

"We dienen subsidieaanvragen in met onze medewerker Dr. Jianjun Wei, een universitair hoofddocent bij de JSNN, aan de National Institutes of Health om ons toekomstige integratiewerk te financieren, " zegt dr. Yongbin Lin, een onderzoekswetenschapper bij het Nano and Micro Devices Center van de UAH die al ongeveer vijf jaar aan het nanodevice in de kern van de diagnostische eenheid heeft gewerkt. "In de toekomst, we zullen een integratie van het systeem doen met alles in een doos. Als we financiële steun krijgen, Ik denk dat het binnen drie tot vijf jaar gerealiseerd kan worden."

De gevoeligheid van de apparatuur is veelbelovend voor het vinden van kanker in een zeer vroeg stadium, zelfs als het zich op het niveau van de kleine cluster van cellen bevindt, zegt dr. Lin. "In dat stadium het is gemakkelijker te behandelen."

Een dergelijke test detecteert minieme niveaus van Interleukine-6 ​​(IL-6) in de bloedbaan. IL-6 wordt uitgescheiden door de T-cellen en macrofagen van het lichaam om ontstekings- en immuunreacties te stimuleren.

"Als je kanker hebt, dan zal uw basisniveau van IL-6 toenemen, " Dr. Lin zegt. "Veel kankers hebben banden met IL-6." Verhoogde IL-6 kan ook wijzen op ontstekingen die wijzen op de aanwezigheid van andere aandoeningen. De wetenschappers ontwikkelen ook tests voor prostaatspecifiek antigeen, een indicator van prostaatkanker, maar het apparaat kan worden gekalibreerd om te testen op biomarkers voor eiwitantigeen.

Eenmaal verpakt, het draagbare apparaat is ideaal voor gebruik op een punt van zorg, Dr. Lin zegt, snelle resultaten zonder de noodzaak van een testlaboratorium.

'We hoeven je bloedmonster nergens heen te sturen. We brengen dit gewoon naar je bed.'

Het zou vooral een zegen zijn voor landen met beperkte medische voorzieningen en budgetten, hij zegt, waar de testapparatuur waardevol zou kunnen zijn bij het bestrijden van ziekte-uitbraken zoals het Ebola-virus in West-Afrika.

"Dit zou in die situatie kunnen werken, "Zegt Dr. Lin. "We moeten alleen een specifiek antigeen voor dat virus vinden."

Een nanosonde met een diameter van 125 micron met gouden nanodots op een vezelkern van 4 micron vormt het hart van de machine.

Elke gouden nanodot ziet eruit als een schijf en heeft een diameter van 160 nanometer, zegt dr. Lin. Dat is te klein voor het menselijk oog om te zien - in feite, de nanosonde moet worden geassembleerd met behulp van een elektronenmicroscoop. De sonde is gecoat met een biochemische link zodat specifieke antilichamen voor de specifieke test eraan zullen hechten.

"We gebruiken elk antilichaam omdat het het vermogen heeft om zich te binden aan zijn specifieke antigenen. Zodra het antilichaam eraan bindt, we kunnen testen op de hoeveelheid aanwezige antigenen, " Dr. Lin zegt. Die test is gebaseerd op lichtbreking van antigenen die zijn gebonden aan de antilichamen op de nanosonde.

"De eigenschappen van de nanodeeltjes geven je een resonantieverschuiving bij een biologische bindingsreactie, " zegt Dr. Lin. De glasvezelstreng waarop de sensoren zijn bevestigd, stuurt de resulterende lichtgolven naar een spectrometer en een computer bepaalt het testresultaat.

"Het is gepersonaliseerde geneeskunde, maar het is ook een vorm van preventieve geneeskunde, " zegt Taylor Bono, een UAH senior uit Madison die een medische carrière nastreeft en heeft geholpen met het onderzoek.

Totdat het verpakkings- en integratiewerk is gefinancierd, de testapparatuur bevindt zich op de hoek van een werkbank in een laboratorium in het UAH Optics Building. Vroege tests omvatten het identificeren van DNA-profielen voordat het onderzoek zich ontwikkelde tot antigenen.

Bono deed een deel van de vroege gevoeligheidstests samen met UAH senior Molly Sanders uit Huntsville, die een niet-gegradueerde is en tegelijkertijd werkt aan haar master in biologie als onderdeel van UAH's Joint Undergraduate Master's Program (JUMP).

"Ook al was ik niet bekend met natuurkunde, Ik zou kunnen helpen met de biologische kant ervan. Ik zou hier nooit iets van geweten hebben als ik deze kans niet had gehad, ", zegt Sanders. De twee werkten in 2013 samen met Prostate Specific Antigen-oplossingen om de gevoeligheid van het apparaat te bepalen. Sanders is de hoofdauteur en Bono een auteur van een paper over dit onderzoek.

"Het belangrijkste medische aspect van het apparaat is dat het sporen van kankerbiomarkers in het bloed kan detecteren, ' zegt Sander.

Het laboratoriumwerk is nu de verantwoordelijkheid van UAH junior Savannah Kaye uit Libanon, Penn. "Ik test de tip van de nanoprobe in twee verschillende oplossingen om te zien of er antilichamen aan blijven plakken, " ze zegt.

UAH Associate Vice President voor Onderzoek Dr. Robert Lindquist, de voormalig directeur van het Centrum voor Toegepaste Optica, was een vroege bijdrage aan het onderzoek, Dr. Lin zegt. "Hij is een groot voorstander van dit project."