een dunne, rekbare film die lichtgolven oprolt zoals een Slinky zou op een dag kunnen leiden tot nauwkeuriger, minder dure monitoring voor overlevenden van kanker.

De chemische ingenieurs van de Universiteit van Michigan die de film hebben ontwikkeld, zeggen dat het patiënten kan helpen een betere vervolgbehandeling te krijgen met minder verstoring van hun dagelijks leven.

De film biedt een eenvoudiger, meer kosteneffectieve manier om circulair gepolariseerd licht te produceren, een essentieel ingrediënt in het proces dat uiteindelijk een vroege waarschuwing zou kunnen geven voor terugkeer van kanker. De film wordt gedetailleerd beschreven in een paper die online is gepubliceerd in Natuurmaterialen .

"Door frequentere controles kunnen artsen kankerrecidief eerder opvangen, om de effectiviteit van medicijnen effectiever te monitoren en patiënten meer gemoedsrust te geven. Deze nieuwe film kan daarbij helpen, " zei Nicholas Kotov, de Joseph B. en Florence V. Cejka hoogleraar Engineering.

Circulaire polarisatie is vergelijkbaar met de lineaire versie die veel voorkomt in zaken als gepolariseerde zonnebrillen. Maar in plaats van licht te polariseren in een tweedimensionale golf, circulaire polarisatie wikkelt het in een driedimensionale helixvorm die met de klok mee of tegen de klok in kan draaien.

Circulaire polarisatie is onzichtbaar voor het blote oog, en het is zeldzaam in de natuur. Dat maakt het nuttig in een opkomend kankerdetectieproces dat veelbetekenende tekenen van de ziekte in bloed lijkt te kunnen herkennen. Momenteel in de onderzoeksfase, het proces vereist grote, dure machines om het circulair gepolariseerde licht te genereren. Kotov gelooft dat de nieuwe film een ​​eenvoudiger, goedkopere manier om polarisatie teweeg te brengen.

Het detectieproces identificeert biomarkers - stukjes eiwit en stukjes DNA - die vanaf de vroegste stadia van kankerherhaling in het bloed aanwezig zijn. Het begint met synthetische biologische deeltjes die aantrekkelijk zijn gemaakt voor deze biomarkers. De deeltjes worden eerst bedekt met een reflecterende laag die reageert op circulair gepolariseerd licht, vervolgens toegevoegd aan een klein bloedmonster van de patiënt. De reflecterende deeltjes binden zich aan de natuurlijke biomarkers, en clinici kunnen dit zien wanneer ze het monster onderzoeken onder circulair gepolariseerd licht.

Kotov voorziet dat de film kan worden gebruikt om een ​​draagbaar apparaat ter grootte van een smartphone te maken dat snel bloedmonsters kan analyseren. De apparaten kunnen worden gebruikt door artsen, of mogelijk zelfs thuis.

"Deze film is licht, flexibel en gemakkelijk te vervaardigen, " zei hij. "Het creëert veel nieuwe mogelijke toepassingen voor circulair gepolariseerd licht, waarvan kankerdetectie er slechts één is."

Een ander belangrijk voordeel is de rekbaarheid van de film. Licht rekken zorgt voor nauwkeurige, momentane oscillaties in de polarisatie van het licht dat er doorheen gaat. Dit kan de intensiteit van de polarisatie veranderen, verander de hoek of keer de richting van de spin om. Het is een functie waarmee artsen de eigenschappen van licht kunnen veranderen, zoals het focussen van een telescoop, om in te zoomen op een grotere verscheidenheid aan deeltjes.

Om de film te maken, het onderzoeksteam begon met een rechthoek van PDMS, het flexibele plastic dat wordt gebruikt voor zachte contactlenzen. Ze draaiden het ene uiteinde van het plastic 360 graden en klemden beide uiteinden vast. Vervolgens brachten ze vijf lagen reflecterende gouden nanodeeltjes aan - genoeg deeltjes om reflectie te induceren, maar niet genoeg om het passeren van licht te blokkeren. Ze gebruikten afwisselende lagen helder polyurethaan om de deeltjes aan het plastic te plakken.

"We gebruikten gouden nanodeeltjes om twee redenen, " zei Yoonseob Kim, een afgestudeerde student-onderzoeksassistent in chemische technologie. "Eerst, ze zijn erg goed in het polariseren van het soort zichtbaar licht waarmee we in dit experiment werkten. In aanvulling, ze zijn erg goed in zichzelf organiseren in de S-vormige ketens die we nodig hadden om circulaire polarisatie te induceren."

Eindelijk, ze hebben het plastic losgedraaid. De losdraaiende beweging zorgde ervoor dat de coating van nanodeeltjes knikte, S-vormige deeltjesketens vormen die circulaire polarisatie veroorzaken in licht dat door het plastic gaat. Het plastic kan tienduizenden keren worden uitgerekt en losgelaten, de mate van polarisatie veranderen wanneer het wordt uitgerekt en terugkeren naar normaal wanneer het keer op keer wordt losgelaten.

Een in de handel verkrijgbaar apparaat is waarschijnlijk nog enkele jaren verwijderd. Kotov voorziet ook het gebruik van circulair gepolariseerd licht voor gegevensoverdracht en zelfs apparaten die licht rond objecten kunnen buigen, waardoor ze gedeeltelijk onzichtbaar zijn. U-M streeft naar octrooibescherming voor de technologie.