Wczesne i precyzyjne wykrywanie przerzutów nowotworowych ma ogromne znaczenie dla skuteczności leczenia raka piersi. Tradycyjne metody diagnostyczne, choć stosowane od lat, wiążą się z istotnymi ograniczeniami, takimi jak stosowanie radioaktywności czy ryzyko reakcji alergicznych. Naukowcy z University of Warwick zaprezentowali innowacyjne rozwiązanie – diamentowy czujnik pola magnetycznego, który umożliwia bezpieczne, czułe i mniej inwazyjne wykrywanie zmian przerzutowych z wykorzystaniem płynu magnetycznego. Nowa technologia może znacząco zmienić praktykę kliniczną i znaleźć zastosowanie nie tylko w onkologii.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak działa innowacyjny diamentowy czujnik pola magnetycznego i w czym przewyższa tradycyjne metody.
- Dlaczego diagnostyka przerzutowego raka piersi zyskuje dzięki technologii opracowanej na Uniwersytecie w Warwick.
- Jakie są zalety płynu magnetycznego w porównaniu do znaczników radioaktywnych i barwników.
- W jakich innych obszarach medycyny i przemysłu może znaleźć zastosowanie technologia czujników diamentowych.
Diamenty – nowy rozdział w diagnostyce onkologicznej
Naukowcy z University of Warwick opracowali innowacyjny czujnik pola magnetycznego oparty na diamencie, który może usprawnić wykrywanie przerzutów raka piersi. Urządzenie umożliwia lokalizację węzłów chłonnych zajętych przez komórki nowotworowe dzięki detekcji specjalnego płynu magnetycznego wstrzykiwanego do organizmu. Rozwiązanie to może zastąpić stosowane dotąd metody oparte na znacznikach radioaktywnych lub barwnikach, eliminując ich istotne ograniczenia.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Physical Review Applied. Jak podkreślają autorzy, urządzenie ma szansę zrewolucjonizować praktykę kliniczną, oferując jednocześnie wysoką czułość, bezpieczeństwo i mobilność.
Jak działa czujnik diamentowy?
Czujnik wykorzystuje płyn zawierający nanocząsteczki tlenku żelaza, który jest podawany pacjentce w rejonie guza nowotworowego. Znacznik przemieszcza się przez układ limfatyczny do węzłów chłonnych – najczęstszych miejsc przerzutów raka piersi. Czujnik, dzięki unikalnym właściwościom diamantu, jest w stanie wykryć nawet niewielkie ilości płynu w obrębie tkanek, pomagając chirurgowi zlokalizować węzły do usunięcia.
Kluczowe znaczenie ma tutaj struktura czujnika: wykorzystuje on mały kryształ diamentu (0,5 mm³) z tzw. centrami wakatów azotowych – defektami w strukturze, które pozwalają na detekcję subtelnych zmian pola magnetycznego. Dzięki temu czujnik nie tylko działa z niezwykłą precyzją, ale też – jak zaznaczył prof. Gavin Morley – ma inne zalety:
Diamenty potrafią wyczuwać pola magnetyczne dzięki kolorowym centrom w diamencie, zwanym centrami wakatów azotowych. Pozwalają one diamentowi wykrywać bardzo drobne zmiany pola magnetycznego i nadają diamentom piękny różowy kolor. Mamy nadzieję, że czujniki pola magnetycznego znajdą zastosowanie nie tylko w medycynie, ale także w statkach kosmicznych i elektrowniach termojądrowych.
Przewaga nad tradycyjnymi metodami lokalizacji przerzutów
Dotychczasowe techniki lokalizacji przerzutowych węzłów chłonnych w raku piersi opierały się głównie na dwóch rozwiązaniach:
- Znaczniki radioaktywne – wymagają ścisłej kontroli i specjalistycznych warunków, co ogranicza ich dostępność.
- Barwniki niebieskie – mogą powodować reakcje alergiczne nawet u 1 na 100 pacjentek, co wiąże się z ryzykiem powikłań podczas znieczulenia ogólnego.
Nowy czujnik eliminuje oba zagrożenia. Jest nietoksyczny, nieradioaktywny i na tyle kompaktowy, że może być stosowany w chirurgii laparoskopowej czy endoskopowej. Alex Newman, pierwszy autor badania, podkreślił:
W przypadku tego nowego czujnika diamentowego udało nam się zredukować rozmiar głowicy czujnika do zaledwie 10 mm, co oznacza, że jest to pierwszy czujnik diamentowy, który może wykrywać płynny znacznik magnetyczny, a jednocześnie jest wystarczająco mały, aby można go było stosować w endoskopii i chirurgii laparoskopowej.
Współpraca nauki z medycyną praktyczną
Opracowanie technologii było możliwe dzięki bliskiej współpracy fizyków z Uniwersytetu w Warwick oraz klinicystów z University Hospitals Coventry and Warwickshire NHS Trust. Stuart Robertson, chirurg piersi, zaznaczył:
Regularnie wykorzystuję lokalizację magnetyczną w mojej pracy z rakiem piersi, w przypadku niepalpowalnych zmian w piersiach i wykrywania węzłów chłonnych, ponieważ oferuje ona przewagę nad bardziej tradycyjnymi technikami. Współpraca z Uniwersytetem w Warwick to dla mnie wielka przyjemność, ponieważ zgłębiam możliwości dalszej optymalizacji technologii magnetycznej.
Badacze i klinicyści zgodnie podkreślają, że zastosowanie tej technologii pozwoli nie tylko na skuteczniejsze leczenie raka piersi, ale także na zwiększenie komfortu pacjentek i ograniczenie niepotrzebnych zabiegów.
Potencjał zastosowań w innych nowotworach
Choć badania skupiają się obecnie na raku piersi, autorzy projektu wskazują, że czujnik diamentowy może znaleźć zastosowanie także w innych typach nowotworów, takich jak rak płuca, wątroby, jelita grubego czy przełyku. Dzięki kompaktowej konstrukcji i wysokiej czułości, urządzenie może być używane zarówno w diagnostyce, jak i podczas zabiegów chirurgicznych.
W przyszłości technologia ta może również zostać zaadaptowana na potrzeby zupełnie innych dziedzin, jak np. loty kosmiczne czy reaktory termojądrowe – wszędzie tam, gdzie wymagane jest wykrywanie bardzo słabych pól magnetycznych.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Naukowcy z University of Warwick opracowali pierwszy diamentowy czujnik zdolny do wykrywania magnetycznych znaczników w przerzutowym raku piersi z bardzo dużą czułością.
- Czujnik pozwala zlokalizować zajęte węzły chłonne dzięki detekcji płynu zawierającego nanocząsteczki tlenku żelaza, eliminując potrzebę stosowania radioaktywności czy barwników.
- Kompaktowy rozmiar (głowica 10 mm) umożliwia zastosowanie czujnika w chirurgii laparoskopowej i endoskopii, zwiększając jego użyteczność w codziennej praktyce klinicznej.
- Technologia ma potencjalne zastosowania nie tylko w onkologii, ale również w medycynie innych specjalizacji, energetyce jądrowej i eksploracji kosmicznej.
Źródło:
- University of Warwick
- Physical Review Applied
