Deteksjon av kreft i vev er i dag en tid- og ressurskrevende prosess hvor man må ta vevsprøver fra pasienten og deretter gjennomføre omfattende bearbeiding av disse før de kan undersøkes under mikroskop av spesialister. Vevsprøvene må blant annet skjæres syltynne og farges for å lette undersøkelsene i mikroskopet. Pasienter som venter svar på prøven må derfor ofte belage seg på en betydelig ventetid fra prøven tas, til svaret foreligger.
Som svar på disse utfordringene har vi i SINTEF, sammen med kolleger ved Universitetet i Oulu i Finland og Det Syddanske Universitet i Odense, et mål om å utvikle en ny plattform for kreftdiagnostikk som er raskere og mindre ressurskrevende. Ved å utnytte usynlige egenskaper ved lys, samt bruke kunstig intelligens, prøver vi nå å forbedre kreftdiagnostikken.
Våre samarbeidspartnere ved Universitetet i Oulu har utviklet en metode der de kan detektere kreft ved å se på hvordan lys endrer seg etter å ha blitt reflektert fra vevsprøver. Mer spesifikt ser de på hvordan svingeretningen (polariseringen) til lyset endres i møte med friskt og sykt vev. Metoden tillater tykkere vevsprøver enn i standard undersøkelse, og lar oss dermed unngå noe tidkrevende forbehandling. Ved å lag kunstig intelligens analysere det reflekterte lyset i stedet for et menneske så slipper man også behovet for å fargelegge vevsprøvene. Dermed frigjør man menneskelige ressurser også i et presset helsevesen.
Bidraget til oss ifra SINTEF og det Syddanske Universitetet er å utvikle nye optiske komponenter basert på nanostrukturerte overflater (metaflater) og Mikro-Elektro-Mekaniske-Systemer (MEMS) som lar oss miniatyrisere systemet. Målet er at dette skal bidra til at et slikt system lettere kan masseproduseres og gjøres tilgjengelig for folk ved konsultasjon ved fastlegen og i utviklingsland.
Relevante publikasjoner
- Chao Meng, Paul C. V. Thrane, Fei Ding & Sergey I. Bozhevolnyi
Full-range birefringence control with piezoelectric MEMS-based metasurfaces.
Nature Communications 13, 2071 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-29798-0 - Chao Meng, Paul C. V. Thrane, Fei Ding, Jo Gjessing, Martin Thomaschewski, Cuo Wu, Christopher Dirdal, and Sergey I. Bozhevolnyi
Dynamic piezoelectric MEMS-based optical metasurfaces.
Science Advances, 7(26), eabg5639 (2021) https://doi.org/10.1126/sciadv.abg5639 - Paul C. V. Thrane, Chao Meng, Fei Ding and Sergey I. Bozhevolnyi
MEMS Tunable Metasurfaces Based on Gap Plasmon or Fabry-Pérot Resonances.
Nano Letters 22.17 (2022): 6951-6957 https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01692 - Fei Ding, Anders Pors, Yiting Chen, Vladimir A. Zenin and Sergey I. Bozhevolnyi,
Beam-Size-Invariant Spectropolarimeters using gap-plasmon metasurfaces,
ACS Photonics 4, 943-949 (2017) https://doi.org/10.1021/acsphotonics.6b01046 - Deyan Ivanov, Viktor Dremin, Alexander Bykov, Ekaterina Borisova, Tsanislava Genova, Alexey Popov, Razvigor Ossikovski, Tatiana Novikova, Igor Meglinski.
Colon cancer detection by using Poincaré sphere and 2D polarimetric mapping of ex vivo colon samples
Journal of Biophotonics 13.8 (2020): e202000082 https://doi.org/10.1002/jbio.202000082