美国研究人员开发出一种可穿戴式应变传感器，可以测量小鼠肿瘤大小的微小变化。 该团队表示，该设备可以大大加快潜在抗癌药物的验证速度。 在试验中，它能够在开始用抗癌药物治疗后的几个小时内检测到约 10 µm 的肿瘤大小变化。
皮肤下方有肿瘤的小鼠经常被用来测试潜在的抗癌药物，因为它们已被证明可以提供接近临床结果的结果。 前瞻性治疗的疗效通常是通过观察这些皮下肿瘤与未治疗的对照组相比在大小和体积上的变化来确定的。 但是测量这些肿瘤消退的技术并不是特别先进。 它们通常用卡尺手工测量。 除了造成准确性问题外，这还使过程耗时耗力，减少了可测试药物的数量和试验规模。
现在 亚历克斯·艾布拉姆森，一位化学工程师，他在 斯坦福大学 当他进行这项研究但后来搬到佐治亚理工学院时，他和他的同事开发了一种弹性电子应变传感器，可以通过提供肿瘤大小的连续测量来提高药物测试的速度和体积。 他们指出，他们的设备提供的实时、自主和准确的肿瘤监测可以为高通量药物筛选和基础癌症研究开辟新途径。
这种名为 FAST（测量肿瘤的柔性自主传感器）的传感器由苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯弹性体顶部的 50 纳米金层组成。 当对传感器施加应变时，金层中会出现微裂纹，从而增加电阻。 传感器中的电阻随应变呈指数增加，研究人员表示，在拉伸传感器时，他们能够检测到仅 10 µm 的变化。
研究人员使用两种癌症模型来测试传感器：生物发光的人类肺癌细胞和 A20 B 细胞淋巴瘤细胞系。 在将癌细胞植入小鼠皮下后，他们测量了肿瘤的生长情况，然后评估了肿瘤对已知治疗药物的反应。 应变传感器、一个将数据发送到智能手机应用程序的印刷电路板和一个电池组被安置在一个 3D 打印的背包中，使用薄膜敷料和组织胶粘在老鼠身上。 传感器被预拉伸至 50% 应变，以便能够测量生长和回归。
在观察肿瘤生长一周时，该团队发现应变传感器的测量结果与卡尺和发光成像系统的测量结果相当。
在治疗开始后 5 小时内，应变传感器能够检测到与未治疗小鼠相比肿瘤大小的变化。 这种肿瘤消退并没有被生物发光成像或卡尺测量发现——使用这些工具，在 5 小时时间点的肿瘤测量中，治疗组和未治疗组之间没有统计学差异。 在长达一周的治疗期间，传感器的测量结果与卡尺和生物发光成像的测量结果相似。
“芯片上的心脏”过程可以加快药物测试
根据研究人员的说法，与其他常见的肿瘤测量选项（例如卡尺、植入式压力传感器和成像）相比，FAST 具有三个优势：它可以实现连续的肿瘤监测； 它可以测量其他技术难以检测到的大小和形状的变化； 由于它是自主的，它应该能够实现更快、更便宜和更大规模的临床前药物测试。
“这是一个看似简单的设计，”艾布拉姆森说，“但这些固有的优势应该会引起制药和肿瘤学界的极大兴趣。 FAST 可以显着加快、自动化并降低癌症治疗筛查过程的成本。”
研究人员在报告中报告了他们的结果 科学进展.
