Nationalgeographic.co.id—Sebuah tim peneliti gabungan dari Rusia telah mengembangkan sensor nanofotonik-mikrofluida yang aplikasi potensialnya mencakup deteksi kanker, pemantauan, dan penilaian respons pengobatan. Saat ini, perangkat dapat mengidentifikasi gas dan cairan yang terlarut pada konsentrasi rendah dengan tingkat akurasi yang tinggi.
Penelitian ini merupakan kerjasama para ilmuwan dari HSE University, Skoltech, MPGU, dan MISIS. Deskripsi lengkap temuan tersebut telah diterbitkan di Optics Letters dengan judul "Hybrid nanophotonic–microfluidic sensor for highly sensitive liquid and gas analyses" baru-baru ini.
Untuk diketahui, Menurut Organisasi Kesehatan Dunia (WHO), pada tahun 2020 beban kanker global diperkirakan 19,3 juta kasus baru dan 10 juta kematian. Para ahli WHO percaya bahwa sekitar 30 persen kasus baru dapat dicegah, dan proporsi yang sama dapat disembuhkan dengan deteksi dini kanker.
Saat ini, 'lab-on-a-chip' adalah perangkat sensor mini yang mampu melakukan analisis biokimia kompleks yang dianggap sebagai salah satu pendekatan paling menjanjikan untuk deteksi dini kanker. Tapi sekarang peneliti Rusia telah mengembangkan sensor nanofotonik-mikrofluida hibrida baru untuk analisis cairan dan gas yang sangat sensitif pada konsentrasi yang sangat rendah dalam larutan.
"Studi kami adalah langkah penting untuk menciptakan perangkat lab-on-a-chip yang ringkas yang mampu tidak hanya melakukan serangkaian tes darah tetapi juga mendeteksi biomarker kanker pada tahap awal menggunakan sejumlah kecil darah pasien," kata Gregory Goltsman, Profesor di HSE University dalam rilisnya.
"Idealnya, kami bertujuan untuk membuat perangkat portabel kecil yang hanya membutuhkan setetes darah. Dengan menekan sebuah tombol, dokter akan melihat hasilnya, misalnya, bahwa parameternya normal atau bahwa tes lebih lanjut diperlukan."
Perangkat yang ada saat ini terdiri dari sensor optik nanofotonik pada chip yang dikombinasikan dengan saluran mikofluida di atas permukaan sensor. Cairan atau gas yang dipompa melalui saluran mempengaruhi penyebaran radiasi optik di perangkat nanofotonik yang sangat sensitif.
Cairan itu kemudian mengubah karakteristik spektral (interaksi antara energi elektromagnetik dan objek) keluaran. Dengan memeriksa perubahan ini, peneliti dapat menentukan komposisi sampel.
Fitur khusus dari perangkat ini adalah ukuran kecil dari saluran mikofluida yang mengirimkan spesimen ke sensor. Hal ini memungkinkan untuk memperoleh hasil bahkan dari sampel yang sangat kecil.
Hal tersebut menjadi penting ketika analisis di tempat tidak memungkinkan dan spesimen harus diangkut ke tempat lain untuk pemeriksaan.
Darah manusia mengandung komponen tertentu yang dapat berguna untuk diagnosis awal penyakit onkologi. Komponen tersebut termasuk vesikel ekstraseluler (eksosom). Eksosom adalah vesikel mikroskopis yang dilepaskan ke ruang antar sel oleh jaringan dan sel organ.
"Antar sel berkomunikasi dengan menggunakan vesikel ekstraseluler, seperti eksosom, untuk mengirim pesan', kata Dmitry Gorin, profesor di Institut Sains dan Teknologi Skolkovo.
"Namun, faktor-faktor tertentu, baik internal (kecenderungan genetik) atau eksternal (lingkungan, seperti radiasi), dapat mengganggu fungsi normal sel, menyebabkannya mengirim pesan yang salah, menyebabkan pembelahan sel yang tidak terkendali dan pertumbuhan tumor".
Pada tahap awal kanker, konsentrasi darah eksosom cenderung meningkat untuk mencapai nilai yang signifikan secara analitik, menandakan adanya kanker. Jadi ini menjadikan eksosom sebagai biomarker yang berpotensi berguna dalam onkologi.
Tim peneliti berencana untuk lebih menyempurnakan perangkat mereka sehingga dapat digunakan untuk metode deteksi kanker ini. Sejauh ini, sensor telah diuji bukan pada sampel darah tetapi pada larutan air isopropil alkohol dalam 20 konsentrasi berbeda.
Karena alkohol sangat larut dalam air, dimungkinkan untuk menggunakan konsentrasi yang sangat rendah. Misalnya, sensor mendeteksi isopropanol dalam larutan yang mengandung 12 molekul alkohol per satu juta molekul air.
Saat ini, perangkat hanya dapat menganalisis campuran dua komponen. Tapi penulis berencana untuk membuatnya sesuai untuk analit multi komponen dengan menutupi reseptor khusus ke permukaan sensor menggunakan saluran mikofluida.
"Saat ini, peralatan eksperimental yang dibutuhkan untuk pengoperasian perangkat agak besar. Penyiapannya mencakup pompa peristaltik, laser yang dapat disetel, fotodetektor, chip, dan PC untuk memproses data," jelas penulis makalah Aleksei Kuzin, lulusan HSE dan mahasiswa doktoral di Skoltech.
"Di masa depan, kami berharap dapat memproduksi perangkat yang ringkas dan portabel untuk pengujian cepat yang akan mengurangi waktu dan biaya diagnosis kanker, pemantauan, dan penilaian respons pengobatan".