一滴血检测脑瘤 新型生物传感器为脑肿瘤治疗带来进步

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近日,加拿大研究人员开发出一种生物传感器,利用表面增强拉曼光谱法,仅需要微量血液样本即可精确诊断出脑肿瘤。相关研究成果发布于美国化学会《ACS纳米》杂志。

大脑是人类最重要的器官之一,控制着人类的思想、情感、语言和活动能力等。一旦大脑发生癌变,产生的肿瘤压迫大脑组织,损害到中枢神经系统,不仅影响正常生活,还很可能危及患者生命。脑癌可见于各个年龄层。据了解,在中国,脑肿瘤占全身肿瘤的1%~3%,且近年来发病率呈上升趋势,居全身肿瘤第9位。

脑肿瘤不但难以治疗,而且容易复发。颅内密闭空间,脑神经丰富,脑部的肿瘤切除难度很大,同时由于血脑屏障的存在,大多数药物无法进入脑组织,药物治疗的应用受到限制。此外,目前脑肿瘤的诊断检查技术也存在很多不足。组织活检具有侵入性,需要通过微创手术获取肿瘤组织,并且可能会错过有关肿瘤组成的重要信息;而基于成像的方法又存在灵敏度和分辨率不够的问题。

在脑肿瘤的治疗过程中,医生需要确认恶行肿瘤存在以及其种类是原发性还是继发性,同时还需要确定肿瘤在脑组织中的位置。目前的诊断检查技术需要手术或脊椎穿刺才能获取这些信息,对患者的伤害较大。因此研究人员希望开发出一种更简单的检测方法。

研究团队使用高强度激光束在镍芯片上产生3D镍—镍氧化物纳米层,在此基础上开发出一种超敏生物传感器。传感器使用表面增强拉曼光谱法检测微量的肿瘤衍生物质,如核酸、蛋白质和脂质,并为每个样品生成分子谱或指纹。然后,研究人员使用深度神经网络分析这些特征,以找到脑肿瘤的证据并确定其类型,并预测其在大脑中的位置。

通过实验验证,研究人员从5微升血清样品中准确检测出脑癌,并将其与乳腺癌、肺癌和结肠直肠癌等其他癌症区分开来,特异性和敏感性达到100%。传感器还能够区分出原发性脑肿瘤和从肺或乳腺转移到大脑的继发性肿瘤。同时关于肿瘤在9个脑区室中的位置,传感器的诊断也有96%的准确率。

新的技术为治疗脑肿瘤提供了更加方便快捷的诊断和病情监测方式,可以减少患者的痛苦,也可以帮助医生作出好的治疗方案。

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