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纳米材料癌症传感器的病毒增强可提高早期检测
来源:新加坡科技设计大学 发表于 2023/12/25


纳米材料的图像(上图)。癌细胞和病毒蛋白的屏幕截图(左下图)。癌细胞蛋白的能量特性(右下图)。图片来源:新加坡科技设计大学


sutd的研究人员开发了一种先进的乳腺癌细胞检测系统,该系统具有更高的速度和灵敏度,使用病毒机制来提高该工具的传感准确性。


在全球抗击乳腺癌的斗争中,诊断工具的力量可以决定生与死。当癌症被早期发现时,疾病的存活率会大大提高,而治疗后的检测对于验证治疗的有效性至关重要。


生物标志物在癌症研究中很重要,因为它们有助于早期检测,并有助于指示治疗后的恶性细胞,以确定是否有任何癌症痕迹。因此,获得敏锐的敏感性至关重要。然而,在早期病例或治疗后,癌细胞的相对数量通常很少,这使得它们的检测具有挑战性。


新加坡科技与设计大学(sutd)的desmond loke副教授发表在nanoscale上的一篇论文“shape complementarity processes for ultra-short-burst sensitive m13–peg–ws2-powered mcf-7 cancer cell sensors”中提出了这个问题的新j9九游会·(中国)真人游戏第一品牌的解决方案。


“大多数患者在早期阶段不会表现出症状,现有的诊断技术可能不准确、昂贵且耗时,涉及影像学检查,”该项目的研究员 loke 解释说。“这项研究的目标是创建一个平台,可以在患者出现严重症状之前识别和治疗乳腺癌。


为了开发具有高灵敏度的细胞检测系统,loke领导了一个研究团队,该团队由sutd的同事以及伦敦大学学院和a * star的合作者组成,他们使用可以想象的小规模的工具,并使用纳米材料。目前用于癌细胞检测的技术是数字生物分子传感器(dbs)。


其机制如下:化学识别元件识别这些分子,并将其相互作用转换为易于测量和分析的数字信号。这项技术类似于分子水平上高度专业化的检测工具,能够识别特定的生物靶标,如癌细胞蛋白,并将这些信息转化为电信号,研究人员可以使用这些信息进行诊断研究或监测。


然而,该系统对低细胞计数群体并不是特别有用。研究小组假设了一种新设计的系统,该系统将产生更高的灵敏度,并增强高导电性纳米材料与特定癌细胞相互作用的病毒噬菌体链。


增强该系统需要一种新的2d纳米材料,该材料具有足够的导电性,可以与癌细胞类型发生强烈相互作用。研究人员决定使用二硫化钨,因为它具有高导电性,可用于光电晶体管和光热疗法。他们为二硫化钨片配备了噬菌体结合的聚合物,该聚合物可作为被测试的乳腺癌细胞类型的识别元件。将病毒剂或噬菌体结合的聚合物整合到纳米材料中,创造了一种称为基于噬菌体的dbs(p-dbs)的新系统。


“对于p-dbs技术,当将病毒添加到乳腺癌细胞样本中时,病毒的蛋白质可以显示出在乳腺癌细胞上组装的高特异性。然而,病毒蛋白可能表现出足够高的特异性,可以组装在乳腺癌细胞上,用于非常少量的细胞,从而实现较高传感精度,“loke说。


该项目研究了乳腺癌细胞,因为病毒蛋白很容易聚集在其表面,从而使p-dbs生物传感器平台和样本细胞之间的连接更加顺畅。根据loke的说法,这种形状互补效应允许“超准确的采样,这对于早期癌症检测和监测疾病进展至关重要。


须满足四个标准才能认为生物传感器在临床环境中非常有效。生物传感器须 (1) 对癌细胞蛋白的存在高度敏感,(2) 在输出信号中产生明显的对比度,(3) 确保高细胞活力,以及 (4) 在临床应用中常见的短读取时间内产生结果。


p-dbs以合理的灵敏度检查了所有方框。这项新技术能够识别样本中癌细胞的存在,这些样本比其他基于电的癌细胞传感器的典型细胞组大小小约74%。p-dbs在信号对比度方面也比其他基于电的癌症传感器高出58%。


这些令人印象深刻的结果可归因于病毒蛋白的特异性,研究人员证明,即使是少量的乳腺癌细胞也会组装,因此即使在早期阶段也表明癌症的存在。


“病毒驱动的2d材料传感器平台的创建可能代表着抗击乳腺癌的重大进展。如果这些发现在未来的临床研究中得到证实,这种传感器可能会成为识别早期乳腺癌的宝贵准确工具,“loke补充道。


通过进一步的研究,他希望证实p-dbs系统广泛适用于不同的乳腺癌细胞类型。创新的生物传感器平台对于早期癌症诊断和监测具有重要意义,在纳米级生物分子传感器领域展示了一条有前途的途径。

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