Раннее выявление и точное типирование рака имеют решающее значение для улучшения показателей выживаемости пациентов. Хотя традиционная патология остается золотым стандартом, она часто требует сложной обработки образцов и химического окрашивания. В исследовании, опубликованном в журнале ФотониксИсследователи из Государственной ключевой лаборатории миллиметровых волн Юго-Восточного университета и больницы Чжунда Юго-Восточного университета представили новый метод скрининга «без меток». Они разработали биосенсор субтерагерцового диапазона, который использует физическую концепцию «складывания полос» для распознавания раковых клеток на основе их уникальных диэлектрических свойств.
Задача: Обнаружение микроскопа с помощью длинных волн Субтерагерцовые волны (0,1–10 ТГц) очень привлекательны для биомедицинского зондирования, поскольку они неионизирующие (безопасны для биологических тканей) и очень чувствительны к воде и биомолекулам. Однако существует серьезное физическое препятствие: длины волн субтерагерцовых волн намного больше, чем клетки микронного размера, которые они должны обнаружить, что приводит к слабым взаимодействиям, которые затрудняют сбор подробной клеточной информации.
Решение: Открытие «скрытых режимов» Чтобы преодолеть этот предел, исследовательская группа под руководством профессора Ти Джун Цуй предложила новое решение, основанное на физике твердого тела: сворачивание полос сверхрешетки.
Традиционные датчики метаматериалов обычно работают лишь с несколькими редкими резонансными модами, что ограничивает объем информации, которую они могут получить. Команда разработала сотовую сверхрешетку и ввела точные периодические возмущения, по сути нарушив структурную симметрию. Эта операция действует как ключ, «открывая» высокую плотность «скрытых мод» (электромагнитных состояний, которые обычно не могут взаимодействовать с волнами в свободном пространстве) и помещая их в область излучения, где они могут быть обнаружены.
«Этот механизм может обеспечить быструю дифференциацию раковых фенотипов от нормальных аналогов», — заявляют авторы в статье. Результатом стал датчик, который обеспечивает непрерывный спектральный отпечаток высокой плотности в диапазоне 200–250 ГГц, что значительно расширяет возможности исследования биологических образцов.
Экспериментальная проверка: Отличительные «диэлектрические отпечатки пальцев» Команда проверила технологию, протестировав три различных типа клеток: нормальные мезенхимальные стволовые клетки (МСК) и два типа клеток рака шейки матки с разной степенью злокачественности (HeLa и CaSki).
Эксперименты показали, что датчик мог четко различать эти три объекта. По мере увеличения злокачественности клеток сенсор обнаруживал отчетливые сдвиги в спектрах пропускания. Важно отметить, что исследователи преодолели разрыв между физикой и биологией, чтобы объяснить, почему это работает. Используя гистопатологию и атомно-силовую микроскопию, они подтвердили, что злокачественные клетки обладают более плотным накоплением внутриклеточной биомассы (например, белков и нуклеиновых кислот) и увеличенными ядрами по сравнению с нормальными клетками. Эта «переполненная» сотовая архитектура приводит к более высокой эффективной диэлектрической проницаемости, которую субтерагерцовый датчик обнаруживает как уникальный сигнал.
Перспективы на будущее: Эта работа устанавливает прямую связь между микроскопической клеточной патологией и макроскопическим электромагнитным ответом. Предлагая немаркированный, неразрушающий и быстрый способ фенотипирования клеток, эта технология открывает перспективы для разработки будущих диагностических устройств для раннего скрининга рака и интраоперационной оценки.
Источник:
Китайское общество оптической инженерии
Ссылка на журнал:
ДОИ: 10.1186/с43074-026-00229-3
2026-02-05 03:48:00
1770264237
#Субтерагерцевые #биосенсоры #позволяют #идентифицировать #раковые #клетки #без #меток
Продолжение темы
