IBM 5 in 5: накристаллические медицинские лаборатории обнаруживают болезни в наномасштабе

Раннее обнаружение драматически улучшает исходы. Например, рак груди и простаты, диагностированные на I стадии, дают почти 100% пятилетнее выживание, тогда как IV стадия — 26% и 28% соответственно.

Несмотря на это, многие пациенты ищут помощь только после появления симптомов, к тому времени болезнь прогрессировала. Текущие методы скрининга — маммография — часто неудобны, некомфортны и могут не хватать точности.

Кремниевый вейфер, спроектированный для сортировки частиц из биологических жидкостей для раннего обнаружения болезней.

Группа нанобиотехнологий IBM пионерит новый класс диагностических инструментов: микро- и нанотехнологические lab-on-chip устройства, действующие как «детективы здоровья», зондирующие биологические жидкости на наноскопические биомаркеры до появления симптомов. В ближайшие пять лет мы ожидаем, что эти устройства, усиленные ИИ, позволят рутинный домашний скрининг для таких состояний, как рак, инфекционные заболевания и нейродегенеративные расстройства.

Почему это важно

Лечение рака поздних стадий может стоить $10,000–$30,000 в месяц. Раннее обнаружение не только спасает жизни, но и снижает финансовые риски, с потенциальной экономией тысяч долларов на пациента. Сделать ранний скрининг таким же простым, как тест на беременность дома, могло бы трансформировать экономику онкозаботы и снизить ее эмоциональный ущерб.

Как это работает

Ядро технологии — наноскопическое детерминированное боковое смещение (nanoDLD), кремниевый чип с асимметричной массивом столбиков. Этот дизайн разделяет частицы по размеру: более крупные сущности — экзосомы, несущие сигналы болезни — откладываются вдоль асимметрии столбиков, в то время как меньшие движутся зигзагообразно. Процесс аналогичен трафику на свободной дороге: крупные «грузовики» меняют полосы, мелкие «легковушки» едут прямо.

Захваченные частицы затем анализируются, и результирующий сигнал комбинируется с данными IoT-устройств — мониторов сна, умных часов — для создания комплексной карты здоровья через когнитивные системы.

Поддерживающие исследования

Ключевая публикация: Wunsch, B. H., et al. «Nanoscale lateral displacement arrays for the separation of exosomes and colloids down to 20 nm.» Nature Nanotechnology.

Патент: US 9,012,329 – «Nanogap in‑between noble metals».

Для полного обзора будущих технологий IBM прочитайте полные предсказания IBM 5 in 5.