날숨에서 폐암의 증거를 감지하다

날숨에는 폐암과 같은 질병을 포함하여 신체 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 화학적 단서가 들어 있습니다. 그리고 이러한 화합물을 감지하는 방법을 고안하면 의사가 조기에 진단을 내리고 환자의 전망을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. ACS Sensors 의 한 연구에서 연구자들은 소규모 테스트에서 폐암 환자의 호흡 화학에서 주요 변화를 구별하는 초고감도 나노스케일 센서를 개발했다고 보고했습니다. 11월은 폐암 인식의 달입니다.

사람들은 수증기, 이산화탄소 등 많은 가스와 공기 중의 다른 화합물을 호흡합니다.

연구자들은 호기 시 분비되는 화학물질 중 하나인 이소프렌의 감소가 폐암의 존재를 나타낼 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다.

그러나 그러한 작은 변화를 감지하려면 센서가 매우 민감해야 하며 10억 분의 1(ppb) 범위의 이소프렌 수치를 감지할 수 있어야 합니다.

또한 이소프렌을 다른 휘발성 화학물질과 구별해야 하며 호흡의 자연스러운 습기를 견뎌내야 합니다.

이러한 특성을 지닌 가스 센서를 설계하려는 이전 시도는 금속 산화물에 집중되어 왔으며, 특히 인듐 산화물로 만든 매우 유망한 화합물도 있었습니다.

핑웨이 류와 칭웨 왕이 이끄는 팀은 인듐산화물 기반 센서를 개량하여 호흡에서 자연적으로 발생하는 수준에서 이소프렌을 감지하는 데 착수했습니다.

연구원들은 인듐(III) 산화물(In 2O3)기반 나노플레이크 센서 시리즈를 개발했습니다.

그들은 실험에서 백금(Pt), 인듐(In), 니켈(Ni)이 포함되어 있기 때문에 Pt@InNiO x 라고 명명한 한 유형이 가장 좋은 성능을 보인다는 것을 발견했습니다.

이들 Pt@InNiO_엑스 센서:

• 이전 센서를 훨씬 능가하는 감도인 2ppb의 낮은 이소프렌 수치를 감지했습니다.
• 호흡에서 흔히 발견되는 다른 휘발성 화합물보다 이소프렌에 더 많이 반응합니다.
• 9번의 시뮬레이션 사용 중에 일관되게 수행되었습니다.

더 중요한 점은 저자들이 나노플레이크의 구조와 전기화학적 특성을 실시간으로 분석한 결과, 나노플레이크에 균일하게 고정된 Pt 나노클러스터가 이소프렌 감지 기능을 활성화시켜 초고감도 성능을 발휘한다는 사실을 밝혀냈다는 것입니다.

마지막으로, 이러한 센서의 잠재적인 의학적 용도를 보여주기 위해 연구자들은 Pt@InNiO x 나노플레이크를 휴대용 감지 장치에 통합했습니다. 이 장치에 그들은 이전에 13명에게서 수집한 호흡을 넣었는데, 그중 5명은 폐암이었습니다. 이 장치는 암이 있는 참가자의 샘플에서 40ppb 미만의 이소프렌 수치를 감지했고 암이 없는 참가자의 샘플에서는 60ppb 이상의 이소프렌 수치를 감지했습니다. 이 감지 기술은 비침습적 폐암 검진에서 획기적인 진전을 이룰 수 있으며 결과를 개선하고 심지어 생명을 구할 수 있는 잠재력이 있다고 연구자들은 말합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241106132450.htm