Исследователи из Уорикского университета создали новый датчик магнитного поля на основе алмаза, который можно использовать для более точного обнаружения опухолей путем отслеживания магнитной жидкости, вводимой в организм.

Диагностика рака наиболее затруднена, когда клетки опухоли метастазируют в другие органы. Чаще всего это происходит через лимфатические узлы и систему лимфооттока. Обследования, выявляющие наличие раковых клеток в лимфатических узлах, являются золотым стандартом для выявления метастазов и определения тактики лечения.

В статье, опубликованной в журнале Physical Review Applied, исследователи из Уорика сообщают о создании нового нетоксичного и нерадиоактивного устройства, использующего уникальные свойства алмазов для диагностики метастазирующего рака молочной железы. Это сверхчувствительное портативное устройство с большим радиусом действия представляет собой усовершенствованное решение обычной задачи, с которой сталкиваются хирурги-онкологи.

«Существует реальный спрос на универсальные, нетоксичные средства диагностики рака. Для этого нового алмазного датчика нам удалось уменьшить размер сенсорной головки до всего 10 мм, что означает, что это первый алмазный датчик, способный обнаруживать магнитную индикаторную жидкость, при этом оставаясь достаточно малым для использования в эндоскопии и малоинвазивной хирургии», — говорит соавтор исследования Алекс Ньюман из Уорикского университета. «Он также очень чувствителен и способен обнаружить одну сотую типичной полной клинической дозы магнитной индикаторной жидкости».

Алмазный датчик работает, обнаруживая магнитную индикаторную жидкость (наночастицы оксида железа), которая вводится пациенту во время или перед операцией по удалению рака молочной железы.

Индикаторная жидкость вводится в опухоль и затем вместе с метастазирующими раковыми клетками попадает в лимфатические узлы. Датчик магнитного поля на основе алмаза позволяет обнаружить индикаторную жидкость и точно определить лимфатические узлы, которые необходимо удалить хирургическим путем, чтобы остановить распространение рака.

Компактная конструкция прибора достигается за счёт использования крошечного алмаза (0,5 мм³) и небольшого постоянного магнита, закреплённого на головке зонда. Это устраняет необходимость в громоздкой электронике, позволяя использовать его как универсальный ручной инструмент.

«Алмазы способны улавливать магнитные поля благодаря наличию в них центров окраски, называемых центрами азотных вакансий. Они позволяют алмазу обнаруживать очень малые изменения магнитного поля и придают ему приятный розовый цвет», — отметил руководитель группы исследователей профессор Гэвин Морли из Уорикского университета. «Мы надеемся использовать эти датчики магнитного поля не только в медицинских целях, но и в космических аппаратах и в термоядерной энергетике».

Отслеживание рака – не новость, но традиционные методы, применяемые в больницах, предполагают использование радиоактивных индикаторов или простых синих красителей. Радиоактивные индикаторы доступны не во всех больницах из-за дополнительных мер предосторожности, необходимых при работе с радиоактивными материалами. Синий краситель вызывает аллергическую реакцию у одного человека из ста, что является нежелательным осложнением при нахождении пациента под общим наркозом.

Обнаружение магнитного трассера с помощью небольшого чувствительного датчика, например, на основе алмаза, может стать настоящим прорывом, и эта технология была создана при поддержке врачей.

Стюарт Робертсон, консультант по хирургии рака молочной железы в университетских больницах Ковентри и Уорикшира (UHCW) NHS Trust, добавил: «Теперь я регулярно использую магнитную локализацию в своей работе с раком молочной железы для выявления непальпируемых новообразований и лимфатических узлов, поскольку она имеет преимущества по сравнению с традиционными методами. Мы рады сотрудничать с Уорикским университетом, изучая пути дальнейшей оптимизации магнитных технологий».

Использование магнитных индикаторных жидкостей становится всё более распространённым, однако этот новый алмазный датчик может стать более компактным и чувствительным детектором, особенно по мере внедрения новых методов квантовой технологии. Применение этого датчика для других видов рака, таких как рак лёгких, печени, толстой кишки и пищевода, может принести ещё большую пользу пациентам.