光学生物传感器结合人工智能，实现早期癌症诊断
2025-07-20 13:59:54 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
这种光学生物传感器能够以高灵敏度检测血液中的癌细胞DNA，从而实现早期癌症诊断。与传统的液体活检技术相比，该光学生物传感器具有更高的灵敏度和特异性，其突出特点在于仅通过光信号和基于人工智能（AI）的分析即可实现癌症的早期诊断，无需复杂的检测程序。
据麦姆斯咨询报道，韩国材料科学研究所（KIMS）先进生物与医疗材料研究部门的Ho Sang Jung博士及其研究团队开发了一种光学生物传感器，能够以高灵敏度检测血液中的癌细胞DNA，从而实现早期癌症诊断。与传统的液体活检技术相比，该光学生物传感器具有更高的灵敏度和特异性，其突出特点在于仅通过光信号和基于人工智能（AI）的分析即可实现癌症的早期诊断，无需复杂的检测程序。
当癌细胞发展时，血液中DNA表面会发生细微的化学变化，这种现象被称为DNA甲基化。在癌症的早期阶段，甲基化DNA的浓度极低，使用传统生物传感器难以进行高灵敏度检测。为了克服这一挑战，研究团队开发了一种生物传感器材料技术，该技术能够利用高灵敏光学信号和AI分析来检测甲基化DNA，无需额外的处理或复杂的分析步骤。
研究团队将高灵敏度光学信号、AI分析技术与等离子体材料结合。这些材料能在光的作用下将DNA分子的光学信号放大超过一亿倍，从而能够检测到极微量的甲基化DNA。因此，该生物传感器能够识别癌症早期发展过程中浓度低至25 fg/mL的甲基化DNA。与传统的生物传感器相比，灵敏度提高了1000倍。
高灵敏检测血液中痕量癌症DNA，并使用基于AI的方法进行分析
研究团队将开发的生物传感器应用于60名结直肠癌患者的血液样本，在检测癌症存在性方面达到了99%的准确率。此外，该生物传感器能够以高精度区分从I期到IV期的癌症阶段。分析过程仅需100 μL血液，并在20分钟内完成，展示了高度简单且快速的诊断流程。
这项技术能够无需任何预处理，高灵敏地检测微量癌症DNA，使其在早期癌症诊断市场中极具竞争力。与传统设备相比，它显著减少了分析时间和成本，有望应用于医院、健康筛查中心、家庭诊断试剂盒和便携式诊断设备。它不仅适用于精准医疗，对即时检测（POCT）应用也非常有效。
KIMS资深研究员、项目负责人Ho Sang Jung博士表示：“这项技术打造了下一代诊断平台，不仅能进行早期癌症检测，还能预测预后，监测治疗反应。我们计划将其应用扩展到自身免疫性疾病和神经系统疾病等多种疾病的早期检测。”
论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202503257
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