(Phys.org) – Extremt tidig upptäckt av cancer och andra sjukdomar är i horisonten med en superkänslig nanoenhet som utvecklas vid University of Alabama i Huntsville (UAH) i samarbete med The Joint School of Nanoscience and Nanoengineering (JSNN) i Greensboro, NC.

Enheten är redo för förpackning i en enhet i lunchlådestorlek som i slutändan kan använda en mobiltelefonapp för att ge testresultat.

"Vi skickar in bidragsansökningar med vår samarbetspartner Dr Jianjun Wei, en docent vid JSNN, till National Institutes of Health för att finansiera vårt framtida integrationsarbete, " säger Dr Yongbin Lin, en forskare vid UAH:s Nano and Micro Devices Center som har arbetat med nanoenheten i kärnan av den diagnostiska enheten i cirka fem år. "I framtiden, vi kommer att göra en integration av systemet med allt i en låda. Om vi ​​får finansieringsstöd, Jag tror att det kan bli verklighet inom tre till fem år."

Utrustningens känslighet lovar att hitta cancer i ett mycket tidigt skede, även när det är på den lilla cellklusternivån, säger Dr Lin. "I det skedet, det är lättare att behandla."

Ett sådant test upptäcker små nivåer av Interleukin-6 (IL-6) i blodomloppet. IL-6 utsöndras av kroppens T-celler och makrofager för att stimulera inflammatoriska och immunsvar.

"Om du har cancer, då kommer din grundläggande nivå av IL-6 att öka, " Dr. Lin säger. "Många cancerformer har kopplingar till IL-6." Förhöjd IL-6 kan också signalera inflammation som indikerar närvaron av andra tillstånd. Forskarna utvecklar också tester för prostataspecifikt antigen, en indikator på prostatacancer, men enheten skulle kunna kalibreras för att testa för alla proteinantigenbiomarkörer.

När den väl packats, den bärbara enheten kommer att vara idealisk för användning på vårdställen, Dr Lin säger, ger snabba resultat utan behov av ett testlaboratorium.

"Vi behöver inte skicka ditt blodprov någonstans. Vi tar bara med det här till din säng."

Det skulle särskilt vara en välsignelse för länder som har begränsade medicinska faciliteter och budgetar, han säger, där testutrustningen kan vara värdefull för att bekämpa sjukdomsutbrott som ebolaviruset i Västafrika.

"Det här kan fungera i den situationen, " Dr. Lin säger. "Vi måste bara hitta ett specifikt antigen för det viruset."

En nanosond som är 125 mikron i diameter med guldnanodotter på en 4 mikron fiberkärna är maskinens hjärta.

Varje guld nanodot ser ut som en skiva och är 160 nanometer i diameter, säger Dr Lin. Det är för litet för det mänskliga ögat att se - faktiskt, nanosonden måste sättas ihop med ett elektronmikroskop. Sonden är belagd med en biokemisk länk så att specifika antikroppar för det specifika testet kommer att fästa till den.

"Vi använder varje antikropp eftersom den har förmågan att binda till sina specifika antigener. När antikroppen binder till den, vi kan testa för mängden antigener som finns, " Dr. Lin säger. Det testet är baserat på ljusbrytning från antigener bundna till antikropparna på nanoproben.

"Nanopartiklarnas egenskaper kommer att ge dig en resonansförskjutning vid en biologisk bindningsreaktion, " säger Dr. Lin. Den fiberoptiska tråden som sensorerna är fästa på riktar de resulterande ljusvågorna till en spektrometer och en dator bestämmer testresultatet.

"Det är personlig medicin men det är också en form av förebyggande medicin, säger Taylor Bono, en UAH senior från Madison som gör en medicinsk karriär och har hjälpt till med forskningen.

Tills paketerings- och integrationsarbetet är finansierat, testutrustningen finns i hörnet av en arbetsbänk i ett labb i UAH Optics Building. Tidiga tester involverade att identifiera DNA-profiler innan forskningen utvecklades till antigener.

Bono gjorde en del av det tidiga känslighetstestningsarbetet tillsammans med UAH senior Molly Sanders från Huntsville, som är en undergraduate samtidigt som arbetar på sin magisterexamen i biologi som en del av UAH:s Joint Undergraduate Master's Program (JUMP).

"Även om jag inte var bekant med fysik, Jag skulle kunna hjälpa till med den biologiska sidan av det. Jag hade aldrig vetat något om detta om jag inte hade haft den här möjligheten, " säger Sanders. De två arbetade tillsammans 2013 med prostataspecifika antigenlösningar för att bestämma enhetens känslighet. Sanders är huvudförfattaren och Bono en författare till en artikel om denna forskning.

"Den mest betydelsefulla aspekten av enheten medicinskt är att den kan upptäcka spårnivåer av cancerbiomarkörer i blodet, " säger Sanders.

Labbarbetet är nu ansvaret för UAH junior Savannah Kaye från Libanon, Penn. "Jag testar nanosondspetsen i två olika lösningar för att se om antikroppar kommer att fastna på den, " hon säger.

UAH Associate Vice President for Research Dr. Robert Lindquist, den tidigare chefen för Center for Applied Optics, var en tidig bidragsgivare till forskningen, Dr Lin säger. "Han är en stark anhängare av det här projektet."