Ученые Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН совместно с коллегами из Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева разработали высокочувствительный газовый сенсор для неинвазивной диагностики ранних стадий рака легких.

Результаты работы поддержаны грантом Президента РФ и опубликованы в международном журнале Biosensors.

Рак является одной из ведущих причин смерти в мире, которая в 2020 г. унесла жизни почти 10 млн человек, или почти каждого шестого умершего. Наиболее распространенными видами рака являются рак молочной железы, легких, толстой и прямой кишки и предстательной железы. При этом диагностика заболевания методом компьютерной томографии требует дорогостоящего оборудования и назначаются с выраженной формой заболевания. Поэтому научные коллективы сегодня заняты поиском бюджетного средства диагностики рака легких на ранних его стадиях.

Специалисты из научных центров Москвы и Долгопрудного разработали технологию получения тонких наноструктурированных пленок, состоящих из оксидов цинка и железа и обладающих сенсорной чувствительностью к сверхнизким концентрациям диоксида азота (NO₂), который является своеобразным маркером легочных заболеваний и позволяет диагностировать их развитие на ранней стадии.

Схема исследования. Автор иллюстрации — к.х.н. Артем Мокрушин / Изображение предоставлено Институтом общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Подобрав экспериментальным способом оптимальное соотношение оксидов цинка и железа и применив нестандартную методику нанесения пленок этих оксидов, авторы получили компактный датчик, способный «чувствовать» примесь оксида азота в воздухе, даже если одна молекула оксида азота приходится на 3 млн молекул азота и кислорода.

«Известно, что у больных людей на выходе происходит превышение нормальных концентраций газов. В зависимости от заболевания превышать показатель будет тот или иной газ в разной степени концентрации. В нашей работе мы изучили газочувствительные свойства пленок и определили их способность фиксировать сверхнизкие концентрации диоксида азота (NO₂), который является маркером легочных заболеваний. Лабораторный эксперимент показал, что технология применима в биомедицине», — рассказал кандидат химических наук, старший научный сотрудник Лаборатории химии легких элементов и кластеров ИОНХ РАН Артем Мокрушин.

Благодаря высокой чувствительности и селективности датчик можно использовать также в промышленности для детектирования концентраций диоксида азота значительно ниже предельно допустимых (ПДК).

«Технология известна достаточно давно, газовыми сенсорами занимаются с середины прошлого века, однако новизна в том, что мы акцентировали внимание на биомедицинской составляющей. Подходы, которые позволяют вести неинвазивную диагностику, достаточно новые, и в настоящий момент нет готового технологического решения для диагностики заболевания», — подытожил Артем Мокрушин.