基于硼烯的月经血检测法灵敏度提升5倍
亮点:
- 基于硼烯的月经血检测法可将子宫内膜异位症检出率提高5倍
- 该设备工作原理类似妊娠试纸,可识别月经血中的关键蛋白HMGB1
- 或实现私密居家监测,缩短长达12年的诊断延迟
全球约2亿人(包括许多儿童)受困于子宫内膜异位症——这种慢性疾病会导致子宫组织在体外异常生长。尽管早期干预可缓解疼痛和预防不孕,但目前尚无即时检测手段,尽管病变组织本应易于获取(可信来源:二维纳米硼烯光诱导固定抗体实现高灵敏生物互作)。
宾夕法尼亚州立大学教授迪潘扬·潘(Dipanjan Pan)指出,月经血常被视为废物,但其中蕴含可辅助诊断子宫内膜异位症的早期生物标志物。其团队开发的原型设备可检测与疾病发生发展相关的HMGB1蛋白,在月经血中的检出灵敏度较现有实验室方法提高500%。
硼烯基检测设备的运作原理
该设备工作原理与妊娠试纸类似,采用新型硼烯纳米片制备技术。硼烯是一种原子级厚度的二维材料,该研究由担任纳米医学赫克讲席教授的潘团队主导,成果发表于《ACS中央科学》封面。
潘教授(同时担任核工程、材料科学与工程教授,并关联生物医学工程与放射肿瘤学部门)强调,社会污名化和经济可及性限制是月经液诊断普及的主要障碍。
现有诊断技术的局限
传统诊断需结合静脉采血、影像学检查和病史分析,耗时且导致诊断延误。美国一项涉及218名女性的研究显示,确诊平均延迟长达12年。潘教授表示,利用硼烯技术不仅提升诊断能力,更在对抗月经污名化、推进女性健康方面具有重要意义。
硼烯的独特性能
硼烯源自硼元素,虽与石墨烯类似,但具备独特优势。潘教授指出,硼烯具有生物相容性和可降解性,这使其在生物医学领域极具潜力。
但纯硼烯制备存在挑战。传统方法使用的异丙醇等强溶剂会破坏材料质量,使其无法用于医疗。研究团队创新性采用水替代酒精,通过硼粉在水中的分散重构获得高纯度纳米片,并固定识别HMGB1蛋白的抗体。
水基合成与抗体整合
潘教授将过程类比园艺:纳米片如土壤,抗体如肥料,HMGB1蛋白如需要培育的植物。均匀的纳米片基础使抗体成功识别并结合目标蛋白。
设备性能测试
成像和化学实验验证抗体成功捕获HMGB1蛋白。将纳米片整合至试纸条后,结果呈现与妊娠试纸相同:阴性1条线,阳性2条线。在月经血中添加不同浓度HMGB1的测试显示,该方法即使在低浓度下灵敏度仍是传统实验室检测的5倍。
应用前景与扩展
临床数据显示,子宫内膜异位症患者的HMGB1水平显著升高。潘教授强调,设备的高灵敏度使其适用于缺乏集中医疗设施的地区。未来可能集成于卫生巾实现居家隐蔽检测,助力农村及资源匮乏地区人群健康管理。
临床开发展望
团队下一步目标包括:扩大设备规模开展临床试验、进一步提升灵敏度,以及扩展检测人乳头瘤病毒和宫颈癌等生物标志物。潘教授认为,这项创新彰显了二维材料在生物技术和先进医疗解决方案中的巨大潜力。
这项基于硼烯纳米片的创新月经血检测法,通过提升检测可及性、灵敏度并消除社会污名化,为子宫内膜异位症的早期诊断带来突破。随着技术发展,未来或可拓展至其他妇科疾病的检测。
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