Các nhà nghiên cứu ở Mỹ đã phát triển một cảm biến biến dạng có thể đeo được có thể đo lường những thay đổi rất nhỏ về kích thước khối u ở chuột. Nhóm nghiên cứu nói rằng thiết bị này có thể tăng tốc đáng kể việc xác nhận các loại thuốc trị ung thư tiềm năng. Trong các thử nghiệm, nó có thể phát hiện những thay đổi về kích thước khối u khoảng 10 µm trong vòng vài giờ sau khi bắt đầu điều trị bằng thuốc ung thư.
Những con chuột có khối u ngay dưới da thường được sử dụng để thử nghiệm các loại thuốc ung thư tiềm năng, vì chúng đã được chứng minh là mang lại kết quả gần với kết quả lâm sàng. Hiệu quả của một phương pháp điều trị trong tương lai thường được xác định bằng cách quan sát cách các khối u dưới da này thay đổi về kích thước và thể tích, so với các biện pháp kiểm soát không được điều trị. Nhưng công nghệ để đo sự hồi quy của những khối u này không đặc biệt tiên tiến. Chúng thường được đo bằng tay với thước kẹp. Cùng với việc tạo ra các vấn đề về độ chính xác, điều này cũng làm cho quá trình tốn nhiều thời gian và công sức, làm giảm khối lượng thuốc có thể được thử nghiệm và quy mô thử nghiệm.
Hiện nay Alex Abramson, một kỹ sư hóa học làm việc tại Đại học Stanford khi ông tiến hành nghiên cứu này nhưng sau đó đã chuyển đến Viện Công nghệ Georgia, và các đồng nghiệp của ông đã phát triển một cảm biến biến dạng điện tử đàn hồi có thể cải thiện tốc độ và khối lượng thử nghiệm thuốc bằng cách cung cấp các phép đo liên tục về kích thước khối u. Họ lưu ý rằng việc theo dõi khối u theo thời gian thực, tự động và chính xác do thiết bị của họ cung cấp có thể mở ra những con đường mới trong sàng lọc thuốc thông lượng cao và nghiên cứu ung thư cơ bản.
Cảm biến – được đặt tên là FAST (cảm biến tự động linh hoạt đo khối u) – bao gồm một lớp vàng 50 nm bên trên một chất đàn hồi styren-ethylene-butylene-styrene. Khi lực tác động lên cảm biến, các vết nứt nhỏ sẽ xuất hiện trong lớp vàng, làm tăng điện trở. Điện trở trong cảm biến tăng theo cấp số nhân khi bị căng và các nhà nghiên cứu cho biết khi kéo căng cảm biến, họ có thể phát hiện những thay đổi chỉ 10 µm.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hai mô hình ung thư để kiểm tra các cảm biến: tế bào ung thư phổi ở người phát quang sinh học và dòng tế bào ung thư hạch tế bào A20 B. Sau khi cấy tế bào ung thư dưới da chuột, họ đo lường khối u phát triển như thế nào và sau đó đánh giá phản ứng của khối u đối với các tác nhân trị liệu đã biết. Cảm biến độ căng, bảng mạch in gửi dữ liệu đến ứng dụng điện thoại thông minh và bộ pin được đặt trong ba lô in 3D, được gắn vào chuột bằng cách sử dụng keo dán phim và khăn giấy. Các cảm biến đã được kéo căng trước đến 50% biến dạng, để cho phép đo cả tốc độ tăng trưởng và hồi quy.
Khi quan sát sự phát triển của khối u trong một tuần, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các phép đo từ các cảm biến biến dạng tương đương với các phép đo từ thước cặp và hệ thống hình ảnh phát quang.
Trong vòng 5 giờ kể từ khi bắt đầu điều trị, cảm biến biến dạng có thể phát hiện những thay đổi về kích thước khối u so với những con chuột không được điều trị. Sự hồi quy khối u này không được phát hiện bằng hình ảnh phát quang sinh học hoặc phép đo thước kẹp – với những công cụ này, không có sự khác biệt thống kê giữa nhóm được điều trị và nhóm không được điều trị trong các phép đo khối u tại thời điểm 5 giờ. Trong thời gian điều trị kéo dài một tuần, các phép đo từ cảm biến tương tự như các phép đo từ thước cặp và hình ảnh phát quang sinh học.
Quy trình 'Heart-on-a-chip' có thể tăng tốc độ thử nghiệm thuốc
Theo các nhà nghiên cứu, FAST mang lại ba ưu điểm so với các tùy chọn đo khối u phổ biến khác, chẳng hạn như thước cặp, cảm biến áp suất cấy ghép và hình ảnh: nó cho phép theo dõi khối u liên tục; nó có thể đo lường những thay đổi về kích thước và hình dạng khó phát hiện bằng các kỹ thuật khác; và vì nó độc lập, nên nó sẽ cho phép thử nghiệm thuốc tiền lâm sàng quy mô lớn hơn, nhanh hơn và rẻ hơn.
“Đó là một thiết kế tưởng chừng đơn giản,” Abramson nói, “nhưng những ưu điểm vốn có này sẽ rất thú vị đối với cộng đồng dược phẩm và ung thư. FAST có thể đẩy nhanh đáng kể, tự động hóa và giảm chi phí cho quá trình sàng lọc các liệu pháp điều trị ung thư.”
Các nhà nghiên cứu báo cáo kết quả của họ trong Những tiến bộ khoa học.
