Un sensore di deformazione indossabile in grado di misurare minuscoli cambiamenti nelle dimensioni dei tumori nei topi è stato sviluppato da ricercatori negli Stati Uniti. Il team afferma che il dispositivo potrebbe accelerare drasticamente la convalida di potenziali farmaci antitumorali. Negli studi è stato in grado di rilevare cambiamenti nella dimensione del tumore di circa 10 µm entro poche ore dall'inizio del trattamento con farmaci antitumorali.
I topi con tumori appena sotto la pelle vengono regolarmente utilizzati per testare potenziali farmaci antitumorali, poiché è stato dimostrato che forniscono risultati vicini agli esiti clinici. L'efficacia di un trattamento prospettico è generalmente determinata osservando come questi tumori sottocutanei cambiano in dimensioni e volume, rispetto ai controlli non trattati. Ma la tecnologia per misurare la regressione di questi tumori non è particolarmente avanzata. Normalmente sono misurati a mano con calibri. Oltre a creare problemi con precisione, ciò rende anche il processo lungo e laborioso, riducendo il volume di farmaci che possono essere testati e le dimensioni delle prove.
Adesso Alex Abramsson, un ingegnere chimico che aveva sede a Università di Stanford quando ha condotto questa ricerca, ma da allora si è trasferito al Georgia Institute of Technology, ei suoi colleghi hanno sviluppato un sensore di deformazione elastomerico-elettronico che potrebbe migliorare la velocità e il volume dei test antidroga fornendo misurazioni continue delle dimensioni del tumore. Notano che il monitoraggio del tumore in tempo reale, autonomo e accurato offerto dal loro dispositivo potrebbe aprire nuove strade nello screening farmacologico ad alto rendimento e nella ricerca di base sul cancro.
Il sensore – chiamato FAST (flexible self-service sensor measurement) – è costituito da uno strato d'oro di 50 nm sopra un elastomero stirene-etilene-butilene-stirene. Quando viene applicata una tensione al sensore, nello strato d'oro compaiono delle microfratture, che aumentano la resistenza elettrica. La resistenza nel sensore aumenta in modo esponenziale con la deformazione e i ricercatori affermano che allungando il sensore sono stati in grado di rilevare variazioni di soli 10 µm.
I ricercatori hanno utilizzato due modelli di cancro per testare i sensori: cellule tumorali del polmone umano bioluminescenti e una linea cellulare di linfoma a cellule B A20. Dopo aver impiantato le cellule tumorali sotto la pelle dei topi, hanno misurato il modo in cui i tumori sono cresciuti e quindi valutato la risposta del tumore agli agenti terapeutici noti. Il sensore di deformazione, un circuito stampato che invia i dati a un'app per smartphone e un pacco batteria sono stati alloggiati in uno zaino stampato in 3D, attaccato ai topi usando una pellicola e colla per tessuti. I sensori sono stati pre-stirati al 50% di deformazione, per consentire la misurazione sia della crescita che della regressione.
Osservando la crescita del tumore per una settimana, il team ha scoperto che le misurazioni dei sensori di deformazione erano paragonabili a quelle dei calibri e di un sistema di imaging a luminescenza.
Entro 5 ore dall'inizio del trattamento, il sensore di deformazione è stato in grado di rilevare i cambiamenti nelle dimensioni del tumore rispetto ai topi non trattati. Questa regressione del tumore non è stata rilevata dall'imaging della bioluminescenza o dalle misurazioni del calibro: con questi strumenti, non vi era alcuna differenza statistica tra i gruppi trattati e non trattati nelle misurazioni del tumore al punto temporale di 5 ore. Per periodi di trattamento di una settimana, le misurazioni del sensore erano simili a quelle dei calibri e dell'imaging bioluminescente.
Il processo "Heart-on-a-chip" potrebbe accelerare i test antidroga
Secondo i ricercatori, FAST offre tre vantaggi rispetto ad altre comuni opzioni di misurazione del tumore, come calibri, sensori di pressione impiantabili e imaging: consente il monitoraggio continuo del tumore; può misurare cambiamenti di dimensioni e forma difficili da rilevare con altre tecniche; e poiché è autonomo, dovrebbe consentire test antidroga preclinici più rapidi, economici e su larga scala.
“È un design apparentemente semplice”, afferma Abramson, “ma questi vantaggi intrinseci dovrebbero essere molto interessanti per le comunità farmaceutiche e oncologiche. FAST potrebbe accelerare, automatizzare e ridurre in modo significativo il costo del processo di screening delle terapie antitumorali”.
I ricercatori riportano i loro risultati in Anticipi Scienza.
