Cała zawartość iLive jest sprawdzana medycznie lub sprawdzana pod względem faktycznym, aby zapewnić jak największą dokładność faktyczną.
Mamy ścisłe wytyczne dotyczące pozyskiwania i tylko linki do renomowanych serwisów medialnych, akademickich instytucji badawczych i, o ile to możliwe, recenzowanych badań medycznych. Zauważ, że liczby w nawiasach ([1], [2] itd.) Są linkami do tych badań, które można kliknąć.
Jeśli uważasz, że któraś z naszych treści jest niedokładna, nieaktualna lub w inny sposób wątpliwa, wybierz ją i naciśnij Ctrl + Enter.
Od COVID-19 do raka: nowy test domowy wykrywa choroby z zadziwiającą dokładnością
Ostatnia recenzja: 15.07.2025
Masz ból gardła i zatkany nos? Pojawienie się szybkich testów domowych ułatwiło stwierdzenie, czy masz poważną chorobę, taką jak COVID-19, czy po prostu wiosenne alergie. Jednak pomimo szybkości i wygody, testy te są mniej czułe niż te stosowane w klinikach. Oznacza to, że wynik może być ujemny, nawet jeśli dana osoba jest zakażona.
Rozwiązaniem może być nowa, tania technologia bioczujników, która mogłaby zwiększyć czułość szybkich testów domowych na wirusy takie jak COVID-19 nawet 100 razy. Mogłaby również rozszerzyć możliwości szybkiego badania przesiewowego w kierunku innych niebezpiecznych chorób, takich jak rak prostaty i sepsa.
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley opracowali test łączący naturalny proces parowania, zwany „efektem pierścienia kawowego”, z plazmoniką i sztuczną inteligencją, umożliwiający dokładne wykrywanie biomarkerów chorób w ciągu zaledwie kilku minut.
„Ta prosta, a zarazem skuteczna technika zapewnia niezwykle dokładne wyniki w ułamku czasu wymaganego w przypadku tradycyjnych metod diagnostycznych” – powiedział Kamyar Behrouzi, świeżo upieczony doktorant z zakresu systemów mikroelektromechanicznych i nanoinżynierii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley.
„Nasza praca toruje drogę do bardziej dostępnych i przystępnych cenowo rozwiązań diagnostycznych, zwłaszcza w regionach o ograniczonych zasobach”.
Opis technologii opublikowano w czasopiśmie Nature Communications.
Efekt pierścienia kawowego i nanocząsteczki
Jeśli przyjrzysz się uważnie plamie z kawy lub wina, zauważysz, że jest ona ciemniejsza na brzegach niż w środku. Wynika to ze zjawiska fizycznego znanego jako efekt pierścienia kawowego: gdy kropla cieczy paruje, powstaje prąd, który wypycha zawieszone cząsteczki w kierunku krawędzi. Jeśli cząsteczki są pigmentowane, jak w kawie lub winie, wokół krawędzi plamy utworzy się ciemniejszy pierścień.
W 2020 roku Behrouz opracowywał biosensor do wykrywania COVID-19 i zauważył, że krople jego eksperymentalnego roztworu pozostawiały po wyschnięciu ślady w kształcie pierścieni. Zdał sobie sprawę, że efekt pierścienia kawowego można wykorzystać do zagęszczania cząsteczek wirusa COVID-19, ułatwiając ich wykrywanie.
„Zrozumieliśmy, że możemy wykorzystać ten efekt, aby stworzyć coś o wiele lepszego, niż pierwotnie planowaliśmy” – powiedział Behrouz.
Jak działa test?
Technologia szybkiego testu wykorzystuje maleńkie cząsteczki zwane nanocząsteczkami plazmonicznymi, które w szczególny sposób oddziałują ze światłem.
- Użytkownik nakłada na błonę kroplę płynu zawierającego białka związane z chorobą (np. pobranego z wymazu z ust lub nosa).
- Po wyschnięciu kropla gromadzi markery choroby w obszarze pierścienia kawowego.
- Następnie użytkownik dodaje drugą kroplę zawierającą plazmoniczne nanocząsteczki, które „przyklejają się” do biomarkerów choroby.
W obecności biomarkerów nanocząsteczki tworzą specyficzne wzory, które zmieniają sposób oddziaływania światła z błoną. Zmiany te można zaobserwować gołym okiem lub za pomocą aplikacji na smartfony opartej na sztucznej inteligencji.
Technologia ta umożliwia uzyskanie wyników w czasie krótszym niż 12 minut i jest 100 razy bardziej czuła na COVID-19 niż podobne testy domowe.
Zastosowanie w przypadku innych chorób
„Jednym z kluczowych białek, które możemy wykryć za pomocą tej techniki, jest biomarker sepsy, niebezpiecznej reakcji zapalnej na infekcję bakteryjną, która może rozwinąć się bardzo szybko, szczególnie u osób po 50. roku życia” – powiedział starszy autor badania, Liwei Lin, profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley.
„Liczy się każda godzina, ale hodowla bakterii w celu zidentyfikowania źródła zakażenia może zająć kilka dni. Nasza technika może pozwolić lekarzom wykryć sepsę w ciągu 10 do 15 minut”.
Naukowcy stworzyli już prototyp testu domowego podobnego do szybkich testów na COVID-19, wykorzystujący elementy wydrukowane w technologii 3D, które pomagają prawidłowo umieścić próbkę i nanieść krople plazmoniczne.
„Podczas pandemii COVID-19 polegaliśmy na domowych testach, aby sprawdzić, czy jesteśmy zakażeni. Mam nadzieję, że nasza technologia sprawi, że regularne badania przesiewowe w kierunku chorób takich jak rak prostaty będą bardziej dostępne, bez konieczności wychodzenia z domu” – powiedział Lin.