นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเซ็นเซอร์วัดความเครียดแบบสวมใส่ได้ซึ่งสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงขนาดจิ๋วของเนื้องอกในหนูได้ ทีมงานกล่าวว่าอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถเร่งการตรวจสอบความถูกต้องของยารักษามะเร็งได้อย่างมาก ในการทดลอง สามารถตรวจพบการเปลี่ยนแปลงของขนาดเนื้องอกประมาณ 10 µm ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงหลังจากเริ่มการรักษาด้วยยารักษามะเร็ง
หนูที่มีเนื้องอกอยู่ใต้ผิวหนังมักถูกใช้เพื่อทดสอบยารักษามะเร็ง เนื่องจากพบว่าให้ผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกับผลลัพธ์ทางคลินิก ประสิทธิภาพของการรักษาที่คาดหวังโดยทั่วไปถูกกำหนดโดยการสังเกตว่าเนื้องอกใต้ผิวหนังเหล่านี้เปลี่ยนแปลงขนาดและปริมาตรอย่างไร เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมที่ไม่ได้รับการรักษา แต่เทคโนโลยีในการวัดการถดถอยของเนื้องอกเหล่านี้ยังไม่ก้าวหน้ามากนัก โดยปกติจะวัดด้วยมือโดยใช้คาลิเปอร์ นอกจากการสร้างปัญหาด้วยความแม่นยำแล้ว ยังทำให้กระบวนการใช้เวลานานและใช้แรงงานมาก ช่วยลดปริมาณยาที่สามารถทดสอบได้และขนาดของการทดลอง
อเล็กซ์ อับรามสันซึ่งเป็นวิศวกรเคมีประจำอยู่ที่ มหาวิทยาลัย Stanford ตอนที่เขาทำการวิจัยนี้ แต่หลังจากนั้นได้ย้ายไปที่ Georgia Institute of Technology และเพื่อนร่วมงานของเขาได้พัฒนาเซ็นเซอร์ความเครียดแบบอีลาสโตเมอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสามารถปรับปรุงความเร็วและปริมาตรของการทดสอบยาด้วยการวัดขนาดเนื้องอกอย่างต่อเนื่อง พวกเขาทราบว่าการติดตามเนื้องอกแบบเรียลไทม์ อัตโนมัติ และแม่นยำที่นำเสนอโดยอุปกรณ์ของพวกเขาสามารถเปิดเส้นทางใหม่ในการคัดกรองยาที่มีปริมาณงานสูงและการวิจัยมะเร็งขั้นพื้นฐาน
เซ็นเซอร์ซึ่งมีชื่อว่า FAST (เซ็นเซอร์อัตโนมัติที่มีความยืดหยุ่นในการตรวจวัดเนื้องอก) ประกอบด้วยชั้นทองคำ 50 นาโนเมตรที่ด้านบนของอีลาสโตเมอร์สไตรีน-เอทิลีน-บิวทิลีน-สไตรีน เมื่อความเครียดถูกนำไปใช้กับเซนเซอร์ รอยแตกขนาดเล็กจะปรากฏขึ้นในชั้นทอง ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานไฟฟ้า ความต้านทานในเซนเซอร์เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณตามความเครียด และนักวิจัยกล่าวว่าเมื่อยืดเซนเซอร์ พวกเขาสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเพียง 10 µm
นักวิจัยใช้แบบจำลองมะเร็งสองแบบเพื่อทดสอบเซ็นเซอร์ ได้แก่ เซลล์มะเร็งปอดของมนุษย์ที่เรืองแสงได้ และเซลล์มะเร็งต่อมน้ำเหลืองชนิด A20 B หลังจากปลูกฝังเซลล์มะเร็งใต้ผิวหนังของหนู พวกเขาก็ตรวจวัดการเจริญเติบโตของเนื้องอก จากนั้นจึงประเมินการตอบสนองของเนื้องอกต่อสารที่ใช้ในการรักษา เซ็นเซอร์ความเครียด ซึ่งเป็นแผงวงจรพิมพ์ที่ส่งข้อมูลไปยังแอพสมาร์ทโฟน และชุดแบตเตอรี่ บรรจุอยู่ในกระเป๋าเป้สะพายหลังที่พิมพ์แบบ 3 มิติ โดยติดไว้กับหนูโดยใช้ฟิล์มตกแต่งและกาวทิชชู่ เซ็นเซอร์ถูกยืดออกล่วงหน้าจนถึงความเครียด 50% เพื่อให้สามารถวัดทั้งการเติบโตและการถดถอยได้
เมื่อสังเกตการเติบโตของเนื้องอกเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ ทีมงานพบว่าการวัดจากเซ็นเซอร์ความเครียดสามารถเทียบเคียงได้กับการตรวจวัดจากคาลิปเปอร์และระบบถ่ายภาพเรืองแสง
ภายใน 5 ชั่วโมงของการเริ่มต้นการรักษา เซ็นเซอร์ความเครียดสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของขนาดเนื้องอกเมื่อเปรียบเทียบกับหนูที่ไม่ได้รับการรักษา การถดถอยของเนื้องอกนี้ไม่ได้รับการตรวจจับโดยการถ่ายภาพเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิตหรือการวัดคาลิเปอร์ - ด้วยเครื่องมือเหล่านี้ ไม่มีความแตกต่างทางสถิติระหว่างกลุ่มที่ได้รับการรักษาและไม่ได้รับการรักษาในการวัดเนื้องอกที่จุดเวลา 5 ชั่วโมง ตลอดระยะเวลาการรักษานานหนึ่งสัปดาห์ การวัดจากเซ็นเซอร์จะคล้ายคลึงกับการวัดจากคาลิปเปอร์และการถ่ายภาพด้วยแสงเรืองแสง
กระบวนการ 'Heart-on-a-chip' สามารถเร่งการทดสอบยาได้
นักวิจัยระบุว่า FAST มีข้อได้เปรียบเหนือตัวเลือกการวัดเนื้องอกอื่นๆ ทั่วไปสามประการ เช่น คาลิเปอร์ เซ็นเซอร์ความดันแบบฝัง และการสร้างภาพ โดยช่วยให้สามารถติดตามเนื้องอกได้อย่างต่อเนื่อง สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างที่ยากต่อการตรวจจับด้วยเทคนิคอื่น และเนื่องจากเป็นแบบอัตโนมัติ จึงควรเปิดใช้งานการทดสอบยาพรีคลินิกได้เร็วขึ้น ราคาถูกกว่า และมีขนาดใหญ่ขึ้น
“มันเป็นการออกแบบที่เรียบง่ายอย่างหลอกลวง” Abramson กล่าว “แต่ข้อดีโดยธรรมชาติเหล่านี้น่าจะน่าสนใจมากสำหรับชุมชนเภสัชกรรมและมะเร็งวิทยา FAST สามารถเร่งรัด ทำให้เป็นอัตโนมัติ และลดต้นทุนของกระบวนการคัดกรองการรักษามะเร็งได้อย่างมาก”
ผู้วิจัยรายงานผลการวิจัยใน วิทยาศาสตร์ก้าวหน้า.
