Underbart material grafen kan hålla nyckeln till att låsa upp nästa generation av avancerade, tidigt stadium av lungcancerdiagnos.

Ett team av forskare från University of Exeter har utvecklat en ny teknik som kan skapa en mycket känslig grafenbiosensor med förmågan att upptäcka molekyler av de vanligaste biomarkörerna för lungcancer.

Den nya biosensordesignen kan revolutionera befintliga elektroniska näsapparater (e-näsa), som identifierar specifika komponenter i en specifik ångblandning – till exempel en persons andetag – och analyserar dess kemiska sammansättning för att identifiera orsaken.

Forskargruppen tror att den nyutvecklade enheten visar potentialen att identifiera specifika lungcancermarkörer i ett så tidigt skede som möjligt, på ett bekvämt och återanvändbart sätt – vilket gör det både kostnadseffektivt och mycket fördelaktigt för vårdgivare över hela världen.

Forskningen är publicerad i Royal Society of Chemistrys peer-reviewed tidskrift Nanoskala .

Ben Hogan, en doktorandforskare från University of Exeter och medförfattare till artikeln förklarade:"De nya biosensorerna som vi har utvecklat visar att grafen har betydande potential för användning som en elektrod i e-nosenheter. För första gången, vi har visat att med lämplig mönstring kan grafen användas som en specifik, selektiv och känslig detektor för biomarkörer.

"Vi tror att med vidareutveckling av våra enheter, en billig, återanvändbart och korrekt utandningstest för upptäckt av lungcancer i tidigt skede kan bli verklighet.

Strävan efter att upptäcka livskraftiga nya tekniker för att exakt upptäcka lungcancer i tidigt skede är en av de största globala hälsovårdsutmaningarna.

Även om det är en av de vanligaste och mest aggressiva cancerformerna, dödar cirka 1,4 miljoner människor över hela världen varje år, avsaknaden av kliniska symtom i dess tidiga skede innebär att många patienter inte diagnostiseras förrän i det senare skedet, vilket gör det svårt att bota.

På grund av de onormala cancercellernas ohållbara natur, medan de börjar i ena eller båda lungorna, de är benägna att snabbt sprida sig till andra delar av kroppen.

Det finns för närvarande inga billiga, enkel, eller allmänt tillgängliga screeningmetoder för tidig diagnos av lungcancer. Dock, för den nya forskningen, teamet från Exeter tittade på om grafen kunde ligga till grund för en ny, förbättrad biosensorenhet.

Använder grafen i flera lager, teamet föreslår att nuvarande e-nos-enheter – som kombinerar elektroniska sensorer med mekanismer för mönsterigenkänning, som ett neuralt nätverk – skulle kunna revolutionera andningsdiagnostiska tekniker.

Använda mönstrade flerskiktiga grafenelektroder, teamet kunde visa större avkänningsförmåga för tre av de vanligaste biomarkörerna för lungcancer - etanol, isopropanol och aceton – över en rad olika koncentrationer.

Teamet tror att detta kan vara det första steget mot att skapa nya, förbättrade och billigare e-nosapparater som kan ge tidigast möjliga lungcancerdiagnos.

Flerskiktsgrafen som en selektiv detektor för framtida biosensingplattformar för lungcancer publiceras i tidskriften Nanoskala .