Wczesne wykrywanie raka płuc, jednej z najgroźniejszych chorób nowotworowych współczesności, może wkrótce stać się prostsze i bardziej dostępne. Naukowiec z Centrum Doskonałości NOMATEN w Narodowym Centrum Badań Jądrowych, dr Amil Aligayev, we współpracy z badaczami z Chin oraz Politechniki Warszawskiej, opracował innowacyjny biosensor, który rozpoznaje charakterystyczny biomarker nowotworu — heksanal — w powietrzu wydychanym przez pacjenta.
Pełne wyniki badań zostały opublikowane w Chemical Engineering Journal w artykule: “Dual-mode SERS and colorimetric sensor for lung cancer VOC-biomarker detection using hydrogel patches” (https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.168343).
Rak płuc zwykle daje objawy dopiero w zaawansowanym stadium, co znacząco utrudnia skuteczne leczenie. Dlatego naukowcy poszukują metod diagnostycznych, które wykryją chorobę na jej najwcześniejszym etapie — zanim widoczne staną się zmiany w badaniach obrazowych. Jednym z najbardziej obiecujących kierunków badań jest analiza lotnych związków organicznych (VOCs) obecnych w oddechu. U pacjentów z rakiem płuc stężenie heksanalu jest wyraźnie podwyższone, jednak jego ilość w wydychanym powietrzu jest ekstremalnie niska, co utrudnia wykrywanie.
Nowy biosensor został oparty na hydrożelu zawierającym nanosześciany srebra otoczone warstwami kobaltu i niklu (AgNCs@Co-Ni LDH). Wykorzystanie zjawiska wzmocnionego rozpraszania Ramana (SERS) zapewnia wyjątkowo wysoką czułość. Jednocześnie po kontakcie z heksanalem sensor przybiera charakterystyczny błękitny kolor, co umożliwia prostą, wizualną detekcję biomarkera. Sensor cechuje się również wysoką selektywnością, stabilnością oraz właściwościami antybakteryjnymi. Może być stosowany zarówno w laboratorium, jak i w formie urządzeń noszonych, np. wbudowany w maseczkę.
Prototypy biosensora przetestowano na pacjentach z rakiem płuc oraz w grupie kontrolnej. Wyniki obu metod — SERS i wizualnej — jednoznacznie różnicowały osoby chore od zdrowych. Dodatkowo zespół stworzył oprogramowanie ColorSeek, oparte na konwolucyjnej sieci neuronowej, które analizuje barwę sensora w czasie rzeczywistym za pomocą kamery komputera lub smartfona. System osiąga skuteczność przekraczającą 95%.
Wyniki badań wskazują, że nowy biosensor może stać się tanim, nieinwazyjnym i łatwym w użyciu narzędziem, które umożliwi przesiewowe wykrywanie raka płuc na bardzo wczesnym etapie — nawet poza laboratorium. To otwiera drogę do zastosowań klinicznych, mobilnych i domowych, a w perspektywie może znacząco zwiększyć szanse pacjentów na skuteczne leczenie.
