Zupełnie nowe sposoby diagnozowania w medycynie - szybsze wykrywanie raka

Dążąc do rozwoju, firmy prowadzą badania skupiające się na obszarach, w których nawet potrzeby i problemy pozostają jeszcze nie do końca jasne. Takie badania prowadzi także Canon - znany najlepiej z produkcji obiektywów i aparatów. Tym razem jednak firma postawiła na medycynę i pomoc w diagnozowaniu chorób.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych mikroskopów, które wykrywają promienie światła lub elektronów, mikroskop masowy wykrywa masę cząsteczek i rekonstruuje ich widma w celu utworzenia obrazu, który umożliwia określenie dwuwymiarowej dystrybucji żywych substancji w tkankach. Najważniejszą cechą mikroskopii masy jest zdolność do jednoczesnego wykrywania w tkankach wielu substancji, co pomaga w diagnozowaniu chorób.

Kiedy system obrazowania medycznego wykryje coś, co przypomina raka, konieczne jest ostateczne potwierdzenie diagnozy przez patologa. Obecnie testy na obecność określonych białek w komórkach rakowych wymagają znakowania przeciwciał, ale technika ta pozwala wykryć tylko trzy lub cztery rodzaje białek w danej próbce. Ponadto małe cząsteczki (o niskiej masie cząsteczkowej) również przyczyniają się do karcynogenezy (zmiany zachodzące w komórce organizmu, prowadzące do powstania nowotworu)
, ale obecnie nie ma metod ich wizualizacji. Ponieważ badanie kształtu i funkcji poszczególnych komórek jest ważne w diagnozie patologicznej, Canon skupił się na technologii TOF-SIMS (Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry), która zapewnia dużą rozdzielczość przestrzenną. Do dziś Canon opracował metody zwiększania czułości detekcji TOF-SIMS i ograniczania szumów w obrazie masy. Mikroskop masowy ma zapewnić innowacyjną metodę wizualizacji przeznaczoną nie tylko do diagnozy patologicznej, ale również do tworzenia leków
ukierunkowanych molekularnie.

W przyszłości, kiedy będzie możliwe diagnozowanie chorób na podstawie gazu wydzielanego ze skóry, będzie można zrezygnować z pobierania krwi i innych bolesnych badań. Canon pracuje nad technologią o nazwie Skin Gas Sensing, która pozwala diagnozować schorzenia poprzez wykrywanie i analizowanie śladowych komponentów uwalnianych ze skóry. U chorych na cukrzycę gaz wydzielany przez skórę zawiera więcej acetonu, niż u osoby zdrowej. Badania dowodzą też, że chorzy na pewien typ raka wydzielają substancję znaną jako trisiarczek dimetylu.

Podczas wspólnych badań z instytutami medycznymi Canon zidentyfikował około 10. komponentów gazu skórnego i pracuje nad określeniem korelacji między tymi komponentami a chorobami. Firma ustala kryteria identyfikowania chorób i analizuje metody wykrywania gazu skórnego, aby rozwinąć tę technologię w narzędzie diagnostyczne.

W przyszłości, kiedy systemy do wykrywania i analiz będą miały znacznie mniejsze rozmiary i wagę, będzie można monitorować pacjentów w domach o dowolnej porze dnia.

Badania nad falami elektromagnetycznymi o częstotliwości 10. GHz lub niższej skupiały się na zastosowaniach komunikacyjnych, takich jak nadawanie satelitarne, telefony komórkowe oraz telewizja. Natomiast częstotliwości 10 THz i wyższe badano na potrzeby technologii optycznych, na przykład nocnego widzenia w podczerwieni oraz promieni rentgenowskich. Jednakże obecnie na pierwszy plan wysuwa się niezbadana, terahercowa (THz) część widma, która znajduje się między falami radiowymi a światłem widzialnym.

Wiele branż ma duże oczekiwania względem promieniowania terahercowego jako przydatnej technologii obrazowania, która umożliwia zobaczenie tego, co zwykle jest niewidoczne. Promieniowanie terahercowe przenika przez papier, płótno, a nawet cienkie warstwy betonu w ten sam sposób, co fale radiowe. Podczas przechodzenia przez materiał promieniowanie terahercowe pozostawia widmowy „odcisk palca”. złożony ze specyficznych pasm pochłaniania i odbijania, który pomaga zidentyfikować materiał.

Promieniowanie terahercowe ma znaczny potencjał m.in. w następujących zastosowaniach:

- wykrywanie substancji organicznych w opakowaniach z żywnością,
- procedury medyczne, takie jak badania krwi,
- diagnozowanie komórek nowotworowych,
- sprawdzanie jakości lekarstw w postaci pigułek.

Wykorzystanie promieniowania terahercowego opóźnia się z kilku przyczyn, głównie ze względu na brak urządzeń emitujących światło, które pełniłyby funkcję źródła promieniowania. Canon pracował nad emiterem od wczesnej fazy badań i stworzył układ, który może emitować promieniowanie terahercowe ze swojej powierzchni przy użyciu anteny mikropaskowej. Konstrukcja ta zapewnia większą moc wyjściową w porównaniu z konwencjonalnymi konfiguracjami antenowymi. Urządzenie opracowane przez Canona może przyspieszyć praktyczne wykorzystanie szerokiego pasma częstotliwości promieniowania terahercowego.