Носимый датчик деформации, который может измерять незначительные изменения в размере опухолей у мышей, был разработан исследователями в США. Команда говорит, что устройство может значительно ускорить проверку потенциальных лекарств от рака. В испытаниях удалось обнаружить изменения в размере опухоли около 10 мкм в течение нескольких часов после начала лечения противораковыми препаратами.
Мышей с опухолями непосредственно под кожей регулярно используют для тестирования потенциальных лекарств от рака, поскольку было показано, что они дают результаты, близкие к клиническим результатам. Эффективность предполагаемого лечения обычно определяется путем наблюдения за изменением размера и объема этих подкожных опухолей по сравнению с контрольной группой, не получавшей лечения. Но технология измерения регрессии этих опухолей не особенно развита. Обычно их измеряют вручную штангенциркулем. Помимо создания проблем с точностью, это также делает процесс трудоемким и трудоемким, уменьшая объем лекарств, которые можно тестировать, и размер испытаний.
Теперь Алекс Абрамсон, инженер-химик, работавший в г. Стэнфордский университет когда он проводил это исследование, но с тех пор перешел в Технологический институт Джорджии, и его коллеги разработали эластомерно-электронный датчик деформации, который может повысить скорость и объем тестирования лекарств за счет непрерывного измерения размера опухоли. Они отмечают, что автономный и точный мониторинг опухолей в режиме реального времени, предлагаемый их устройством, может открыть новые пути для высокопроизводительного скрининга лекарств и фундаментальных исследований рака.
Датчик, названный FAST (гибкие автономные датчики, измеряющие опухоли), состоит из слоя золота толщиной 50 нм поверх стирол-этилен-бутилен-стирольного эластомера. Когда к датчику прикладывается напряжение, в слое золота появляются микротрещины, увеличивающие электрическое сопротивление. Сопротивление датчика увеличивается экспоненциально с увеличением нагрузки, и исследователи говорят, что при растяжении датчика они смогли обнаружить изменения всего на 10 мкм.
Исследователи использовали две модели рака для тестирования сенсоров: биолюминесцентные клетки рака легких человека и клеточную линию В-клеточной лимфомы A20. После имплантации раковых клеток под кожу мышей они измерили рост опухоли, а затем оценили реакцию опухоли на известные терапевтические агенты. Датчик деформации, печатная плата, которая отправляет данные в приложение для смартфона, и аккумулятор были размещены в напечатанном на 3D-принтере рюкзаке, прикрепленном к мышам с помощью пленочной повязки и тканевого клея. Датчики были предварительно растянуты до 50% деформации, чтобы можно было измерить как рост, так и регрессию.
Наблюдая за ростом опухоли в течение недели, команда обнаружила, что измерения датчиков деформации были сопоставимы с данными штангенциркуля и системы люминесцентной визуализации.
В течение 5 часов после начала лечения датчик деформации смог обнаружить изменения в размере опухоли по сравнению с необработанными мышами. Эта регрессия опухоли не была обнаружена с помощью биолюминесцентной визуализации или измерения штангенциркуля — с помощью этих инструментов не было статистической разницы между обработанными и необработанными группами в измерениях опухоли через 5 часов. В течение недельных периодов лечения показания датчика были аналогичны показаниям штангенциркуля и биолюминесцентной визуализации.
Процесс «сердце на чипе» может ускорить тестирование на наркотики
По словам исследователей, FAST предлагает три преимущества по сравнению с другими распространенными вариантами измерения опухоли, такими как штангенциркуль, имплантируемые датчики давления и визуализация: он обеспечивает непрерывный мониторинг опухоли; он может измерять изменения размера и формы, которые трудно обнаружить с помощью других методов; и поскольку он автономен, он должен обеспечить более быстрое, дешевое и крупномасштабное доклиническое тестирование лекарств.
«Это обманчиво простая конструкция, — говорит Абрамсон, — но эти неотъемлемые преимущества должны быть очень интересны фармацевтическому и онкологическому сообществу. FAST может значительно ускорить, автоматизировать и снизить стоимость процесса скрининга методов лечения рака».
Исследователи сообщают о своих результатах в Наука развивается.
