Sensor regangan yang dapat dipakai yang dapat mengukur perubahan sangat kecil dalam ukuran tumor pada tikus telah dikembangkan oleh para peneliti di AS. Tim tersebut mengatakan bahwa perangkat tersebut dapat secara drastis mempercepat validasi obat kanker potensial. Dalam uji coba itu mampu mendeteksi perubahan ukuran tumor sekitar 10 µm dalam beberapa jam setelah memulai pengobatan dengan obat kanker.
Tikus dengan tumor tepat di bawah kulit secara teratur digunakan untuk menguji obat kanker potensial, karena telah terbukti memberikan hasil yang mendekati hasil klinis. Kemanjuran pengobatan prospektif umumnya ditentukan dengan mengamati bagaimana tumor subkutan ini berubah ukuran dan volumenya, dibandingkan dengan kontrol yang tidak diobati. Tetapi teknologi untuk mengukur regresi tumor ini tidak terlalu maju. Mereka biasanya diukur dengan tangan dengan kaliper. Selain menimbulkan masalah akurasi, hal ini juga membuat proses memakan waktu dan tenaga, mengurangi volume obat yang dapat diuji dan ukuran uji coba.
Sekarang Alex Abramson, seorang insinyur kimia yang berbasis di Stanford University ketika dia melakukan penelitian ini tetapi sejak pindah ke Institut Teknologi Georgia, dan rekan-rekannya telah mengembangkan sensor regangan elastomer-elektronik yang dapat meningkatkan kecepatan dan volume pengujian obat dengan memberikan pengukuran ukuran tumor secara terus menerus. Mereka mencatat bahwa pemantauan tumor secara real-time, otonom, dan akurat yang ditawarkan oleh perangkat mereka dapat membuka jalur baru dalam skrining obat dengan hasil tinggi dan penelitian kanker dasar.
Sensor – bernama FAST (flexible autonomous sensors measuring tumors) – terdiri dari lapisan emas 50 nm di atas elastomer stirena-etilena-butilena-stirena. Saat tekanan diterapkan pada sensor, retakan mikro muncul di lapisan emas, meningkatkan hambatan listrik. Resistensi dalam sensor meningkat secara eksponensial dengan tekanan, dan para peneliti mengatakan bahwa ketika meregangkan sensor, mereka mampu mendeteksi perubahan hanya 10 µm.
Para peneliti menggunakan dua model kanker untuk menguji sensor: sel kanker paru-paru manusia bercahaya dan sel limfoma sel A20 B. Setelah menanamkan sel kanker di bawah kulit tikus, mereka mengukur bagaimana tumor tumbuh dan menilai respons tumor terhadap agen terapi yang diketahui. Sensor regangan, papan sirkuit tercetak yang mengirimkan data ke aplikasi ponsel cerdas, dan paket baterai ditempatkan di ransel cetak 3D, ditempelkan pada tikus menggunakan pembalut film dan lem tisu. Sensor telah direntangkan sebelumnya hingga regangan 50%, untuk memungkinkan pertumbuhan dan regresi diukur.
Saat mengamati pertumbuhan tumor selama seminggu, tim menemukan bahwa pengukuran dari sensor regangan sebanding dengan pengukuran dari kaliper dan sistem pencitraan pendaran.
Dalam 5 jam setelah pengobatan dimulai, sensor regangan mampu mendeteksi perubahan ukuran tumor dibandingkan dengan tikus yang tidak diobati. Regresi tumor ini tidak diambil oleh pencitraan bioluminesensi atau pengukuran caliper – dengan alat ini, tidak ada perbedaan statistik antara kelompok yang dirawat dan yang tidak diobati dalam pengukuran tumor pada titik waktu 5 jam. Selama periode perawatan selama seminggu, pengukuran dari sensor serupa dengan pengukuran dari kaliper dan pencitraan bioluminescent.
Proses 'Heart-on-a-chip' dapat mempercepat pengujian obat
Menurut para peneliti, FAST menawarkan tiga keunggulan dibandingkan opsi pengukuran tumor umum lainnya, seperti kaliper, sensor tekanan implan, dan pencitraan: FAST memungkinkan pemantauan tumor terus menerus; dapat mengukur perubahan ukuran dan bentuk yang sulit dideteksi dengan teknik lain; dan karena bersifat otonom, ini harus memungkinkan pengujian obat praklinis yang lebih cepat, lebih murah, dan berskala lebih besar.
“Ini adalah desain yang tampak sederhana,” kata Abramson, “tetapi keunggulan yang melekat ini seharusnya sangat menarik bagi komunitas farmasi dan onkologi. FAST dapat secara signifikan mempercepat, mengotomatiskan, dan menurunkan biaya proses skrining terapi kanker.”
Para peneliti melaporkan hasilnya di Kemajuan ilmu pengetahuan.
