En diagnostisk teknik som kan upptäcka små molekyler som signalerar förekomsten av cancer kan vara i horisonten.

Möjligheten till en helt ny förmåga för att upptäcka cancer i dess tidigaste skeden uppstår genom att fysiker vid University of Queensland tillämpar kvantfysik på avkänning av en enda molekyl för första gången.

Australian Research Council Future Fellow Professor Warwick Bowen sa att forskningen – rapporterad i Nature Photonics denna vecka – visade hur kvantteknologier kan revolutionera studiet av livets "maskineri i nanoskala, eller biologiska motormolekyler".

"Motormolekyler kodar för vårt genetiska material, skapa energin som våra celler använder för att fungera, och distribuera näringsämnen på subcellulär nivå, " sa professor Bowen.

"Till skillnad från metoder som för närvarande är tillgängliga, Tekniken hjälper oss att observera beteendet hos enskilda biomolekyler utan stora partiklar eller skadliga ljusintensiteter."

Doktoranden Nicolas Mauranyapin sa att motormolekyler drev livets alla primära funktioner, men forskarna förstod ännu inte helt deras arbete.

"Vår forskning öppnar en ny dörr för att studera motoriska molekyler i deras ursprungliga tillstånd, på nanoskala, " sa herr Mauranyapin.

Projektforskaren Dr Lars Madsen sa att projektet tillämpade tekniker som användes för att detektera gravitationsvågor från svarta hål i yttre rymden till molekylärbiologins nanoskala – superliten värld.

"Teknikerna som krävs för att upptäcka extremt svaga signaler som produceras av avlägsna svarta hål har utvecklats under decennier, " sa doktor Madsen.

"Vår forskning översätter denna tekniska utveckling till biovetenskapen och erbjuder möjligheten till en ny biomedicinsk diagnostikteknik som kan upptäcka närvaron av till och med en enda cancermarkörmolekyl."

Forskare från fem länder - Australien, Nya Zeeland, Danmark, Frankrike och Pakistan – var involverade i projektet.

Det finansieras av United States Air Force Office of Scientific Research, som syftar till att använda tekniken för att hjälpa till att förstå stress på pilotbeteende på subcellulär nivå.

Projektet är en del av University of Queensland Precision Sensing Initiative, ett gemensamt initiativ av skolorna för matematik och fysik och för informationsteknik och elektroteknik.

Det stöddes av ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems, som syftar till att utveckla nästa generations kvantteknologier för framtida australiensiska industrier.