PODATKI O RAZISKOVALNEM PROJEKTU
- ŠIFRA PROJEKTA: J7-4491
- NASLOV PROJEKTA: Razvoj integriranega mnogo kanalnega umetnega nosu za detekcijo raka
- CENOVNI RAZRED: C
- VODJA PROJEKTA: prof. dr. Igor Muševič
- TRAJANJE: 1.10.2022 - 30.9.2025
- NOSILNA RAZISKOVALNA ORGANIZACIJA: Institut “Jožef Stefan”
- SODELUJOČA RAZISKOVALNA ORGANIZACIJA: Onkološki inštitut Ljubljana, Univerza v Ljubljani Fakulteta za matematiko in fiziko, Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko
- FINANCIRANJE: Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS)
Ta ambiciozni interdisciplinarni aplikativni projekt temelji na rezultatih naših predhodnih raziskav in projektov. Osnovna ideja je projekta je, da poskusimo ustvariti in uporabiti izjemno občutljiv merilni sistem kapacitivnih senzorjev za zaznavanje plinov. Razvili smo že lasten sistem za zaznavanje plinov, ki deluje kot izjemno občutljiv elektronski nos – z občutljivostjo 0.003 delcev na miljardo (ppb) je kar za tri (!) velikostne razrede bolj občutljiv od drugih najnovejših konkurenčnih tehnologij, ki običajno operirajo na območju delcev 1 ppb. Predlagani aplikativni interdisciplinarni projekt, ki združuje področja mikroelektronike, fizike in medicine, bo na podlagi predhodnega znanja razvil in uporabil integrirani večkanalni sistem, ki bo deloval kot umetni nos za odkrivanje raka z zaznavanjem hlapnih organskih spojin v izdihanem zraku. Naš elektronski nos za zaznavanje plinov bomo nadgradili tako, da bo lahko »zavohal« rakava obolenja, natnačneje raka glave in vratu. To bo zahtevalo razvoj posebne kemijske funkcionalizacije (60) senzorjev v sistemu elektronskega nosu za detekcijo raka ter kalibracijo in optimizacijo sistema. Z uporabo algoritmov umetne inteligence za branje in odčitavanje inherentno kompleksnih nespecifičnih večkanalnih zaznavnih podatkov bomo dosegli dovolj visoko točnost zaznavanja. Najpomembnejši dosežek na medicinskem področju bo pridobljeno novo znanje o vlogi, vrstah in različnosti hlapnih organskih spojin v izdihanem zraku, saj so tipični kazalniki splošne homeostaze živega posameznika v izdihanem zraku zaenkrat večinoma neznani. Vzorce izdihanega zraka bo zbiral glavni onkološki institut v Sloveniji. Med osrednjimi rezultati projekta bodo razvoj in izdelava dveh demonostratorskih sistemov elektronskega nosu za zaznavanje plinov, razvoj protokolov in metod za odvzem in začasno hrambo izdihanega zraka, testna identifikacija raka z umetno inteligenco (pod nadzorom in brez nadzora) na 5-10 vzorcih in pilotna skupinska raziskava (okrog 200 vzorcev). V projekt bodo vključeni 4 akademski partnerji in 1 industrijski partner, ki so v vrhu strokovnih zannj na svojih področjih in so inovatorji na splošnem interdisciplinarnem področju tega projekta, kar dokazujejo objave po najvišjih znanstvenih standardih (v prestižnih znanstvenih revijah, med drugim v Science Adv 2021, 2xPRL 2020, Cancer Treat Rev. 2019, 2x PRX 2019, Nature Comm 2019, Sensors 2017 in Nature Phys 2017) ter skupno 9 mednarodnih patentov (v EU, ZDA in mednarodni) projektnih so-vodij Predlagani projekt bo razvil novo tehnologijo za zaznavanje plinov, ki bo omogočila odkrivanje raka, kar je izjemnega pomena za javno zdravje ter predstavlja pomembo poslovno priložnost za sodelujoče visokotehnološko slovensko podjetje RLS. Poleg tega razvita metodologija in elektronski nos za zaznavanje plinov nimata nobenih inherentnih omejitev, ki bi preprečevale zaznavanje drugih plinskih sledi in signalov, kar odpira možnosti za nadaljnjo medicinsko in biomedicinsko uporabo tudi izven namena in obsega tega projekta. Nenazadnje bo projekt prispeval tudi k razvoju najnaprednejših aspektov senzorske znanosti, pri čemer bosta v okviru projekta razvita nova tehnologija in novo znanje o odkrivanju – t.j. elektronskem »vohanju« – vzorcev in kompozitov različnih molekularnih prstnih odtisov zraka in plinov, kar bo združilo interdisciplinarna znanja iz področij mikroelektronike, fizike, podatkovnih znanosti in medicine.