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Il nuovo dispositivo può individuare il cancro appena in una goccia di sangue

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Alcuni tipi di cancri, quale cancro ovarico, tendono a rimanere inosservati fino ad avanzarli essi ugualmente affinchè il trattamento siano efficaci. Ora, uno strumento innovatore può potere individuare facilmente, rapidamente il cancro e negli importi minuscoli di sangue.

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Allo scopo di trovare un semplice, il modo efficace di identificazione duro per diagnosticare i cancri, i ricercatori dall'università di Kansas (KU) in Lawrence ed il centro del Cancro di KU ed il centro medico di KU a Kansas City ora hanno sviluppato un dispositivo dirilevazione ultrasensibile.

Il dispositivo, che è chiamato «un chip microfluidic 3-D-nanopatterned,» potrebbe individuare con successo gli indicatori del cancro nella goccia di sangue più minuscola o in una componente del sangue chiamato plasma.

L'autore principale Yong Zeng, un professore associato di chimica a KU ed il suo gruppo descrivono come lo strumento novello funziona in una carta che l'ingegneria biomedica della natura del giornale ha pubblicato.

Questo dispositivo, gli scienziati spiega, identifica e diagnostica il cancro per «la filtrazione» per i exosomes, che sono vescicole minuscole che alcune cellule eucariotiche producono.

Nel caso delle cellule tumorali, i exosomes contengono le informazioni biologiche che possono dirigere la crescita e la diffusione del tumore.

«Storicamente, la gente ha pensato che i exosomes fossero come “le borse di rifiuti” che le cellule potrebbero usare per scaricare i contenuti cellulari indesiderati,» Zeng spiega. «Ma, negli ultimi dieci anni,» aggiunge, «gli scienziati hanno realizzato che erano abbastanza utili per l'invio dei messaggi alle cellule riceventi e la comunicazione delle informazioni molecolari importanti in molte funzioni biologiche.»

«Basicamente, i tumori spediscono i exosomes che imballano le molecole attive che rispecchiano le caratteristiche biologiche delle cellule parentali. Mentre tutte le cellule producono i exosomes, le cellule del tumore sono realmente attivo confrontate alle cellule normali,» Zeng nota.

Uno strumento diagnostico di alto-sensibilità

Il dispositivo novello è uno strumento nanoengineering 3-D con un modello della spina di pesce che «pettini» per i exosomes, spingente li per entr inare contatto con la superficie del chip dello strumento per analisi. Questo processo è chiamato «trasferimento di massa.»

«La gente ha sviluppato le idee astute migliorare il trasferimento di massa in canali di microscala, ma quando le particelle stanno muovendo più vicino alla superficie del sensore, sono separate da una piccola lacuna di liquido che crea la resistenza idrodinamica aumentante,» notano Zeng.

«Qui, abbiamo sviluppato una struttura nanoporous 3-D della spina di pesce che può vuotare il liquido in quella lacuna per portare le particelle in contatto duro con la superficie in cui le sonde possono riconoscerle e catturare,» lui più ulteriormente spiega.

Per sviluppare questo dispositivo avanzato, Zeng ed il gruppo hanno collaborato con Andrew Godwin, che è un esperto in biomarcatori del tumore ed il vice direttore corrente del centro del Cancro di KU.

Per verificare l'efficacia del chip, i ricercatori hanno usato i campioni clinici dagli individui con cancro ovarico, un tipo di cancro che è notoriamente duro da individuare.

In tal modo, il gruppo ha trovato che il chip poteva individuare la presenza di questo cancro anche nella quantità più minuscola di plasma.

«I nostri studi di collaborazione continuano a portare i suoi frutti ed avanzare un'area cruciale nella ricerca sul cancro e nella cura del paziente — vale a dire, strumenti innovatori per individuazione tempestiva,» dice Godwin, precisando che, «questo settore è particolarmente importante per i cancri come ovarico, dato la vasta maggioranza delle donne sono diagnosticati in una fase avanzata quando, tristemente, la malattia è generalmente incurabile.»

Applicazioni cliniche multiple

I ricercatori inoltre sono entusiasmati che il nuovo dispositivo è facile da fare come pure è economici produrre, significando che la grande distribuzione potrebbe essere possibile senza aumentare i costi pazienti.

«Che cosa abbiamo creato qui è un metodo nanopatterning 3-D senza l'esigenza di tutta l'attrezzatura operata di nanofabbricazione — uno studente non laureato o persino una High School che lo studente può farlo nel mio laboratorio,» nota Zeng.

«Questo è così semplice ed a basso costo ha grande potenziale di tradurre in regolazioni cliniche,» lui sottolinea, spiegando che il gruppo «[ha] che collabora con Dott. Godwin ed altri laboratori di ricerca al centro del Cancro di KU ed all'instituto molecolare di scienze biologiche più ulteriormente per esplorare le applicazioni di traduzione della tecnologia.»

Ancora più importante, Zeng ed i colleghi sostengono che questo dispositivo innovatore è, in linea di principio, molto adattabile. Credono che in futuro, medici potrebbero usarlo per diagnosticare molte forme differenti di cancro come pure altre malattie.

«Ora, stiamo esaminando i modelli della coltura cellulare, i modelli animali ed anche i campioni pazienti clinici, in modo da vero stiamo effettuando una certa ricerca di traduzione per muovere il dispositivo dalla regolazione del laboratorio verso le applicazioni più cliniche,» il ricercatore del cavo dice.

«Quasi tutte le cellule di mammiferi liberano i exosomes, in modo dall'applicazione non è solo limitata a cancro ovarico o ad alcun un tipo di cancro. Stiamo lavorando con la gente per esaminare le malattie neurodegenerative, seno e cancri colorettali, per esempio.»

Yong Zeng