Rakovina se plíží tiše – věda hledá způsob, jak ji odhalit včas
Rakovina se nejčastěji rozvíjí zcela nepozorovaně. Medicína přitom neustále hledá cesty, jak ji zachytit ve chvíli, kdy je ještě plně léčitelná a pod kontrolou.
Vědci z Austrálie a Německa právě představili technologii, která by mohla tento závod obrátit ve prospěch pacientů. Jde o mikroskopický snímač umístěný na konci optického vlákna, schopný sledovat hned několik příznaků nemoci současně – a to bez nutnosti chirurgického zásahu nebo zdlouhavého čekání na výsledky.
Mikrosenzor tenší než lidský vlas
Nové zařízení vyvinul tým z Univerzity v Adelaide a Univerzity ve Stuttgartu. Snímač vzniká přímo na konci optického vlákna a jeho průměr je menší než průměr lidského vlasu. Díky tomu ho lze zavést do těla s minimálním diskomfortem – například prostřednictvím tenké jehly nebo endoskopu.
Vědci k výrobě využili ultrarychlý 3D tisk v mikroměřítku. Tato technika umožňuje „vytesávat" složité struktury v řádu tisícin milimetru. Tvar mikrokonstrukce na konci vlákna přitom není náhodný – přímo od něj závisí, jak efektivně dokáže zařízení zachytávat a zesilovat světelné signály z okolní tkáně.
Nový snímač funguje jako miniaturní laboratoř na konci vlasu – současně měří teplotu, reaguje na chemické změny a převádí je do čitelného světelného signálu.
Taková kombinace má v onkologické diagnostice obrovský význam. Lékaři totiž dosud často sledovali pouze jeden ukazatel najednou, místo aby získali ucelený obraz procesů probíhajících přímo v tkáních.
Jak světlo prozradí přítomnost rakoviny
Základem funkce snímače jsou speciální luminiscenční materiály – takzvané fluorofory založené na prvcích ze skupiny lanthanoidů. Jde o sloučeniny, které po ozáření světlem vysílají velmi charakteristickou záři. Vědci sestavili jejich kombinaci tak, aby každý z nich reagoval na jiný jev spojený s nádorovým procesem.
V praxi to probíhá takto: metabolické produkty nádorových buněk vstupují do reakce s molekulami umístěnými u vlákna. Jakmile k tomu dojde, příslušný fluorofor začne svítit silněji nebo slaběji, případně změní barvu světla.
Čím více rakovinných buněk se nachází v bezprostředním okolí snímače, tím intenzivnější a výraznější je záře – jde o jakýsi měřič koncentrace nemoci přímo v tkáni.
Optické vlákno pak přenáší tuto záři z hlubin organismu ven, kde ji analyzují citlivé detektory sledující intenzitu i barvu signálu. Protože různé fluorofory svítí v odlišných barvách, lékař získá několik nezávislých informací najednou, například:
- lokální teplotu tkání – nádory mívají vyšší teplotu než zdravá tkáň
- chemické změny prostředí – jako je zvýšená kyselost typická pro nádorové buňky
- přítomnost specifických metabolitů – látek, které rakovinné buňky produkují při svém růstu
Tato schopnost zachytit více biologických signálů současně představuje zásadní průlom oproti dosavadním metodám. Snímač by mohl v budoucnu výrazně urychlit a zpřesnit včasnou diagnostiku rakoviny, aniž by pacient musel podstupovat náročné invazivní zákroky.
