Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Optica, giới thiệu một phương pháp tiếp cận mới có thể đưa các công cụ hình ảnh phân tử tiên tiến từ phòng thí nghiệm vào ứng dụng lâm sàng thực tế.
Hệ thống mới được thiết kế để phát hiện các tín hiệu cực kỳ yếu từ các hạt nano tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS). Các hạt nano này được thiết kế đặc biệt để gắn vào các dấu hiệu của khối u. Khi được đưa vào mẫu mô hoặc vùng cần kiểm tra, hệ thống sẽ đọc tín hiệu Raman của chúng và tự động làm nổi bật các khu vực có khả năng chứa tế bào ung thư. Trưởng nhóm nghiên cứu Zhen Qiu từ Viện Khoa học Kỹ thuật và Sức khỏe Định lượng (IQ), Đại học Bang Michigan (Mỹ), giải thích rằng các phương pháp chẩn đoán truyền thống thường tốn nhiều thời gian do yêu cầu nhuộm mẫu và phân tích bệnh học. Mặc dù hệ thống mới sẽ không thay thế ngay lập tức việc giải phẫu bệnh, nhưng nó có thể đóng vai trò là công cụ sàng lọc nhanh để hỗ trợ bác sĩ.
Trong báo cáo, nhóm nghiên cứu cho biết hệ thống của họ có thể phân biệt tế bào ung thư với tế bào khỏe mạnh bằng cách phát hiện các tín hiệu Raman yếu hơn khoảng 4 lần so với những gì các hệ thống thương mại tương đương có thể đo được. Sự gia tăng độ nhạy vượt trội này đến từ việc kết hợp laser nguồn quét với một đầu dò siêu nhạy gọi là đầu dò đơn photon dây nano siêu dẫn (SNSPD). Thiết bị này hoạt động dựa trên một dây siêu dẫn có khả năng bắt được từng hạt ánh sáng riêng lẻ ở tốc độ cao, đồng thời giữ cho nhiễu nền ở mức cực thấp.
Để kiểm chứng hiệu quả, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các hạt nano SERS được phủ axit hyaluronan, giúp chúng có khả năng liên kết với CD44 – một loại protein bề mặt được tìm thấy trên nhiều tế bào khối u. Các thử nghiệm trên tế bào ung thư vú nuôi cấy và khối u ở chuột cho thấy tín hiệu tập trung mạnh ở các mẫu bệnh, với rất ít tín hiệu nền trong mô khỏe mạnh.
Các nhà nghiên cứu tin rằng công nghệ này có thể cho phép tạo ra các thiết bị cầm tay hoặc thiết bị dùng ngay trong phẫu thuật, giúp các bác sĩ lâm sàng phát hiện ung thư ở giai đoạn sớm hơn, cải thiện độ chính xác khi lấy mẫu sinh thiết và theo dõi tiến triển bệnh thông qua các xét nghiệm ít xâm lấn hơn.