这个小到可以放在手心里的装置的开发，为肿瘤学家提供了一种方法，可以检测出循环癌细胞产生的一种酶的单个分子。
这种检测方法使得医生能够比现在任何方法都要更早对某些癌症做出诊断、监测治疗、抵抗以及其他。
在线发表在《自然材料》杂志上的这项研究，描述了纳米传感器的作用就像一个生物筛，从极度稀释的溶液中分离出分子量小于800×1015纳克的小蛋白分子。
研究人员认为，在诊断和监测其他疾病方面，传感技术也会是有用的。
“许多癌症的预后取决于诊断时的肿瘤分期，”凯斯西储大学的物理学教授Giuseppe "Pino" Strangi如是说，他也是该研究的领导者。
“癌症极早期的时候，循环肿瘤细胞通常表达非常低分子量的蛋白，小于500道尔顿，”Strangi解释。“这些蛋白通常太小且浓度太低，以至于使用当前的检测方法常常产生假阴性结果。”
“通过这个平台，我们已经可以检测出244道尔顿的蛋白分子，这将有助于医生更早发现癌症——我们还不知道到底会早多少，”他说。“这种生物传感平台可以帮助开启初期癌症检测的新时代。”
纳米技术工具奠定了开发生物传感器的基础
为了使该装置达到如此敏感的程度，Strangi的团队需要克服一系列问题。最突出的是，光波无法检测出小于其自身固有尺寸的物体，其范围缩小到约半微米。此外，分子在稀释溶液中随机浮动，这就意味着它们不可能停留在传感器的一个表面。
研究团队能够利用纳米技术工具以及将其与微流体通道和一种被称之为超级材料的工程材料进行耦合来克服这些障碍。“它极为敏感，”Strangi说道。“当一个小分子落在表面上，它会使得局部发生大变型从而发生光的反射。”
根据分子大小不同，反射光改变的量各异。研究人员希望通过从不同癌症生物标志物反射光的变化开始，学会识别特定分子。
Strangi博士和综合病例癌症中心泌尿生殖系统癌症项目的共同领导者Nima Sharifi，已经开始使用该传感器对前列腺癌进行早期检测的测试。
“对于某些癌症，如结肠癌和胰腺癌，早期检测必不可少，”Sharifi博士说，他也是克利夫兰诊所前列腺癌研究所肯德里克家族主席。“血液中肿瘤特异性蛋白的高灵敏度检测会使得肿瘤在发病的较早期阶段就可以被检测出来。”
“这种新的传感技术不仅有助于我们检测癌症，而且还可以帮助检测癌症的亚型、促使其增长和扩散的原因以及它对何种治疗敏感，”他说：“例如，这种传感器可以帮助我们确定前列腺癌标记物，区分其需要治疗，还是无需治疗的惰性形式。”
研究团队还与全球各地的肿瘤学家一起对该传感器进行各种测试，旨在推动该传感器能够用于临床。