En bærbar belastningssensor som kan måle små endringer i størrelsen på svulster hos mus er utviklet av forskere i USA. Teamet sier at enheten drastisk kan fremskynde valideringen av potensielle kreftmedisiner. I forsøk var den i stand til å oppdage endringer i tumorstørrelse på rundt 10 µm i løpet av få timer etter oppstart av behandling med kreftmedisiner.
Mus med svulster rett under huden brukes regelmessig til å teste potensielle kreftmedisiner, da de har vist seg å gi resultater som er nær kliniske utfall. Effekten av en prospektiv behandling bestemmes generelt ved å observere hvordan disse subkutane svulstene endrer seg i størrelse og volum, sammenlignet med ubehandlede kontroller. Men teknologien for å måle regresjonen av disse svulstene er ikke spesielt avansert. De måles vanligvis for hånd med skyvelære. I tillegg til å skape problemer med nøyaktighet, gjør dette også prosessen tidkrevende og arbeidskrevende, og reduserer volumet av legemidler som kan testes og størrelsen på forsøk.
Nå Alex Abramson, en kjemiingeniør som var basert på Stanford University da han utførte denne forskningen, men har siden flyttet til Georgia Institute of Technology, og kollegene hans har utviklet en elastomer-elektronisk belastningssensor som kan forbedre hastigheten og volumet til medikamenttesting ved å gi kontinuerlige målinger av tumorstørrelse. De bemerker at sanntids, autonom og nøyaktig svulstovervåking som tilbys av enheten deres, kan åpne opp nye veier innen high-throughput medikamentscreening og grunnleggende kreftforskning.
Sensoren – kalt FAST (fleksible autonome sensorer som måler svulster) – består av et 50 nm lag med gull på toppen av en styren-etylen-butylen-styrenelastomer. Når sensoren belastes, oppstår mikrosprekker i gulllaget, noe som øker den elektriske motstanden. Motstanden i sensoren øker eksponentielt med belastning, og forskerne sier at når de strekker sensoren, var de i stand til å oppdage endringer på bare 10 µm.
Forskerne brukte to kreftmodeller for å teste sensorene: bioluminescerende humane lungekreftceller og en A20 B-celle lymfomcellelinje. Etter å ha implantert kreftceller under huden på mus, målte de hvordan svulstene vokste og vurderte deretter tumorresponsen på kjente terapeutiske midler. Støyningssensoren, et trykt kretskort som sender data til en smarttelefonapp og en batteripakke ble plassert i en 3D-printet ryggsekk, festet til musene ved hjelp av en filmdressing og vevslim. Sensorene ble forhåndsstrukket til 50 % tøyning, for å kunne måle både vekst og regresjon.
Når de observerte tumorvekst i en uke, fant teamet at målinger fra belastningssensorene var sammenlignbare med målinger fra skyvelære og et luminescensavbildningssystem.
Innen 5 timer etter at behandlingen startet, var belastningssensoren i stand til å oppdage endringer i tumorstørrelse sammenlignet med ubehandlede mus. Denne tumorregresjonen ble ikke fanget opp av bioluminescensavbildning eller skyvelæremålinger - med disse verktøyene var det ingen statistisk forskjell mellom de behandlede og ubehandlede gruppene i tumormålinger ved 5-timers tidspunktet. Over ukelange behandlingsperioder var målingene fra sensoren lik målingene fra skyvelære og selvlysende bildebehandling.
"Hjerte-på-en-brikke"-prosess kan fremskynde narkotikatesting
I følge forskerne tilbyr FAST tre fordeler i forhold til andre vanlige tumormålingsalternativer, for eksempel skyvelære, implanterbare trykksensorer og bildebehandling: det muliggjør kontinuerlig tumorovervåking; den kan måle endringer i størrelse og form som er vanskelig å oppdage med andre teknikker; og ettersom den er autonom, bør den muliggjøre raskere, billigere og større preklinisk testing.
"Det er en villedende enkel design," sier Abramson, "men disse iboende fordelene burde være veldig interessante for de farmasøytiske og onkologiske miljøene. FAST kan i betydelig grad fremskynde, automatisere og senke kostnadene for prosessen med å screene kreftbehandlinger."
Forskerne rapporterer resultatene sine i Vitenskap Fremskritt.
