(Phys.org) — La diagnosi estremamente precoce di tumori e altre malattie è all'orizzonte con un nanodispositivo supersensibile in fase di sviluppo presso l'Università dell'Alabama a Huntsville (UAH) in collaborazione con la Joint School of Nanoscience and Nanoengineering (JSNN) a Greensboro, NC.

Il dispositivo è pronto per essere imballato in un'unità delle dimensioni di una scatola da pranzo che alla fine può utilizzare un'app per cellulare per fornire i risultati dei test.

"Stiamo presentando domande di sovvenzione con il nostro collaboratore Dr. Jianjun Wei, un professore associato al JSNN, al National Institutes of Health per finanziare il nostro futuro lavoro di integrazione, "dice il dottor Yongbin Lin, un ricercatore presso il Nano and Micro Devices Center di UAH che ha lavorato sul nanodispositivo al centro dell'unità diagnostica per circa cinque anni. "Nel futuro, faremo un'integrazione del sistema con tutto all'interno di una scatola. Se otteniamo un sostegno finanziario, Penso che entro tre o cinque anni potrebbe essere realizzato".

La sensibilità dell'apparecchiatura promette di trovare il cancro in una fase molto precoce, anche mentre è al livello del piccolo gruppo di cellule, dice il dottor Lin. "In quella fase, è più facile da curare."

Uno di questi test rileva livelli minimi di interleuchina-6 (IL-6) nel flusso sanguigno. IL-6 è secreta dalle cellule T e dai macrofagi del corpo per stimolare le risposte infiammatorie e immunitarie.

"Se hai un cancro, allora il tuo livello base di IL-6 aumenterà, "Il dottor Lin dice. "Molti tumori hanno legami con IL-6". L'aumento di IL-6 potrebbe anche segnalare un'infiammazione che indica la presenza di altre condizioni. Gli scienziati stanno anche sviluppando test per l'antigene prostatico specifico, un indicatore di cancro alla prostata, ma il dispositivo potrebbe essere calibrato per testare eventuali biomarcatori di antigeni proteici.

Una volta confezionato, il dispositivo portatile sarà l'ideale per l'uso point of care, Il dottor Lin dice, fornendo risultati rapidi senza la necessità di un laboratorio di prova.

"Non dobbiamo inviare il tuo campione di sangue da nessuna parte. Portiamo questo al tuo capezzale."

Soprattutto sarebbe un vantaggio per i paesi che hanno strutture mediche e budget limitati, lui dice, dove le apparecchiature di test potrebbero essere preziose per combattere epidemie come il virus Ebola nell'Africa occidentale.

"Questo potrebbe funzionare in quella situazione, "Dottor Lin dice. "Dovremmo solo trovare un antigene specifico per quel virus."

Una nanosonda di 125 micron di diametro con nanopunti dorati su un nucleo di fibra da 4 micron è il cuore della macchina.

Ogni nanodot d'oro sembra un disco ed ha un diametro di 160 nanometri, dice il dottor Lin. È troppo piccolo per essere visto dall'occhio umano - infatti, la nanosonda deve essere assemblata utilizzando un microscopio elettronico. La sonda è rivestita con un legame biochimico in modo che gli anticorpi specifici per il particolare test si leghino ad essa.

"Usiamo ogni anticorpo perché ha la capacità di legarsi ai suoi antigeni specifici. Una volta che l'anticorpo si lega ad esso, possiamo testare la quantità di antigeni presenti, " dice il dottor Lin. Quel test si basa sulla rifrazione della luce dagli antigeni legati agli anticorpi sulla nanosonda.

"Le proprietà delle nanoparticelle ti daranno uno spostamento di risonanza su una reazione di legame biologico, " Dice il dottor Lin. Il filo in fibra ottica su cui sono fissati i sensori dirige le onde luminose risultanti a uno spettrometro e un computer determina il risultato del test.

"È una medicina personalizzata ma è anche una forma di medicina preventiva, "dice Taylor Bono, un senior UAH di Madison che sta perseguendo una carriera medica e ha aiutato con la ricerca.

Fino a quando il lavoro di confezionamento e integrazione non sarà finanziato, l'attrezzatura di prova si trova all'angolo di un banco di lavoro in un laboratorio nell'edificio dell'UAH Optics. I primi test prevedevano l'identificazione dei profili del DNA prima che la ricerca si evolvesse in antigeni.

Bono ha svolto alcuni dei primi test di sensibilità insieme a Molly Sanders senior della UAH di Huntsville, che è uno studente universitario che lavora contemporaneamente al suo master in biologia come parte del Joint Undergraduate Master's Program (JUMP) di UAH.

"Anche se non conoscevo la fisica, Potrei aiutare con il lato biologico. Non avrei mai saputo nulla di questo se non avessi avuto questa opportunità, " afferma Sanders. I due hanno lavorato insieme nel 2013 con soluzioni Prostate Specific Antigen per determinare la sensibilità del dispositivo. Sanders è l'autore principale e Bono è l'autore di un articolo su questa ricerca.

"L'aspetto più significativo del dispositivo dal punto di vista medico è che può rilevare livelli di tracce di biomarcatori del cancro nel sangue, "dice Sanders.

Il lavoro di laboratorio è ora responsabilità di UAH junior Savannah Kaye del Libano, Penn. "Provo la punta della nanosonda in due diverse soluzioni per vedere se gli anticorpi si attaccano ad essa, " lei dice.

Vicepresidente associato della UAH per la ricerca Dr. Robert Lindquist, l'ex direttore del Centro di ottica applicata, è stato uno dei primi contributori alla ricerca, dice il dottor Lin. "Lui è un forte sostenitore di questo progetto".