Forskare har utvecklat ett ultrakänsligt Ramanskt bildsystem som identifierar cancertissue genom att detektera svaga ljussignaler från nanopartiklar bundna till tumörmarkörer. Denna teknologi, långt känsligare än nuvarande verktyg, kan påskynda cancernscreenering och möjliggöra tidigare upptäckt. Ledd av forskare vid Michigan State University lovar systemet att föra avancerad bildteknik till klinisk praxis.
Ett team vid Michigan State Universitys Institute for Quantitative Health Science and Engineering har skapat ett kompakt Ramanskt bildsystem som kan skilja cancertissue från frisk vävnad. Innovationen bygger på ytförstärkt Ramanspridning (SERS)-nanopartiklar konstruerade för att fästa vid tumörmarkörer, såsom CD44-proteinet på cancerceller. Dessa nanopartiklar förstärker svaga Ramansignaler, som systemet detekterar för att automatiskt framhäva potentiella tumörområden.
Traditionell cancerdiagnostik innebär tidskrävande färgbad och patologgranskning, men detta verktyg erbjuder ett snabbare alternativ. „Traditionella metoder för cancerrelaterad diagnostik är tidskrävande och arbetsintensiva eftersom de kräver färgbad av vävnadsprover och att en patolog letar efter avvikelser“, förklarade Zhen Qiu, ledare för forskningslaget. „Vårt system skulle inte omedelbart ersätta patologin, men det kunde fungera som ett snabbt screenningsverktyg för att påskynda diagnosen.“
Publicerad i Optica den 23 december 2025 demonstrerar studien systemets förmåga att detektera Ramansignaler fyra gånger svagare än jämförbara kommersiella system. Det kombinerar en swept-source laser, som varierar våglängder under analysen, med en supraledande nanotrådsdetektor för enskilda fotoner (SNSPD) som fångar individuella ljuspartiklar med minimalt brus. Denna uppställning uppnår femtomolär känslighet i nanopartikellösningar och ger stark kontrast i tester på bröstcancerceller, mus-tumörer och frisk vävnad.
„SERS-signaler var starkt koncentrerade i tumörprover, med endast minimal bakgrund detekterad i frisk vävnad“, noterade Qiu. Den fiberkopplade, kompakta designen stödjer potentiell miniatyrisering för bärbar eller intraoperativ användning, vilket förbättrar biopsiets noggrannhet och icke-invasiv övervakning av sjukdomsprogression.
Framtida arbete inkluderar att öka läshastigheten med snabbare lasrar som VCSELs, utöka validering och möjliggöra multiplexering för flera biomarkörer. Forskarnas samarbetade med Quantum Opus för SNSPD-enheterna. Genom att anpassa riktmolekyler kan metoden tillämpas på olika cancertyper, vilket ytterst förbättrar patientutfall genom snabbare upptäckt och behandling.
