人工智能结合创新传感器材料提供非侵入性癌症诊断

韩国材料科学研究院高级生命保健材料研究所何相正博士研究组开发出了一种新型传感器材料，该材料可以放大体液（唾液、粘液、尿液等）中癌症代谢物的光信号，并利用人工智能（ai）进行分析，从而诊断癌症。

这项技术快速、灵敏地检测出癌症患者体液中的代谢物和变化，为诊断癌症提供了一种非侵入性的方法，而不是传统的抽血或活检。研究组与全南大学医院柳洙雄（音）教授合作，将等离子体针（用于放大分子的拉曼信号）插入结肠镜摄像机的1毫米大小的孔中，在不出血的情况下，在肿瘤表面擦拭，分析其成分，从而诊断出了大肠癌。

研究组还与三星首尔医院的郑炳镐教授合作，开发了收集肺癌患者的唾液并分类癌症阶段的技术。肺癌患者的呼吸中含有与健康人不同的挥发性有机化合物（VOCs）。这些化合物溶解在唾液中，作为肺癌代谢物存在。该团队已经完善了一项技术，该技术使用基于纸张的传感器来区分正常人和肺癌患者，并利用人工智能对肺癌进行分期。

有很多关于狗对着主人狂吠的故事，以至于主人觉得不对劲。结果，他们去看医生，发现了癌症。这是因为狗的嗅觉非常灵敏，可以闻到人体体液中存在的代谢物，包括挥发性有机化合物。该团队试图将这些原理应用到癌症诊断传感器中。该技术使用等离子体材料，在不使用传统、复杂和昂贵的设备的情况下，将拉曼信号放大1亿倍以上，以高灵敏度检测体液中代谢物的信号。使用人工智能分析和数学建模计算来建议用于诊断的生物标志物。

负责该项目的何相正博士表示：“此次开发的技术不仅可以用于癌症诊断，还可以用于突触疾病等诊断方法不太清楚的疾病。”并称：“将以国内源技术为基础，进军全球诊断市场，率先开发人们可以体验的技术。”该研究小组开发的技术在去年由韩国科学研究院进行的“年度十大杰出研究成果”调查中被评为研究成果第一名，他们正在继续开发创新技术。

这项工作由KIMS基础研究计划和韩国国家研究基金会生物医学技术开发项目资助。该研究的结果已发表在三篇论文中，并因其卓越而得到认可。两篇文章分别于2024年1月15日和8月3日分别发表在世界生物传感器权威期刊《Biosensors and Bioelectronics》（IF:10.7， JCR<3%）上。此外，2024年8月1日发表在Sensors and Actuators B-Chemical （IF:8， JCR<1%）上的一篇文章。此外，此次研究成果在韩国、美国、欧洲等地申请了10项专利。

另外，研究组去年开发出了利用尿液诊断癌症的技术，并将该技术转让给了SOLUM医疗。接收公司目前正致力于将该技术应用于产品的许可。今年，这项技术已经进步到可以同时检测到尿液中多种癌症的存在。研究组同时分析了约250名胰腺癌、前列腺癌、肺癌、大肠癌患者的尿液样本。他们能够对100名患者进行快速分析，并使用人工智能在大约2小时内确定结果。研究小组还解释说，他们达到了98%以上的临床敏感性和特异性。