導(dǎo)讀：這種新型設(shè)備帶有可拉伸且靈活的傳感器。

摘要：來自斯坦福大學(xué)的研究團(tuán)隊設(shè)計并制造出了一種新型可穿戴設(shè)備，這種新型設(shè)備帶有可拉伸且靈活的傳感器，可以通過粘附在人體皮膚上實時測量和記錄患者的腫瘤大小。傳感器的實時數(shù)據(jù)能夠讓研究人員通過連續(xù)記錄腫瘤大小的變化，來跟蹤給定藥物的即時藥效學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而實現(xiàn)有效治療。

在腫瘤治療過程中，評估治療效果是一個關(guān)鍵性問題，而能夠?qū)崟r監(jiān)測腫瘤大小變化的工具又是評估癌癥療法的關(guān)鍵所在。因此，開發(fā)出可有效監(jiān)測腫瘤大小變化的設(shè)備至關(guān)重要。據(jù)此，來自斯坦福大學(xué)的研究團(tuán)隊提出了一種可拉伸的腫瘤體積傳感器，能夠有效讀取患者的癌癥治療效果。

利用電子材料，研究人員設(shè)計了一種可穿戴的應(yīng)變傳感器，可以測量和記錄患者腫瘤體積隨時間而發(fā)生的變化。在腫瘤模型中，這一傳感器能夠在體內(nèi)治療開始后數(shù)小時內(nèi)辨別藥物治療所帶來的腫瘤體積動態(tài)差異。這種非侵入式、電池供電的設(shè)備即使對微小的變化也很敏感，只需要按一下按鈕，即可將結(jié)果實時無線傳輸至智能手機(jī)應(yīng)用程序上。該項研究成果以“A flexible electronic strain sensor for the real-time monitoring of tumor regression”為題，發(fā)表在權(quán)威期刊Scidence Advances上。

圖1 研究成果（圖源：[1]）

FAST傳感器是通過在苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯滴鑄層的頂部沉積50 nm的金層制成的，由于其是完全靈活和可拉伸的，因此很容易隨著腫瘤的進(jìn)展而發(fā)生擴(kuò)張或收縮。對于該傳感器來說，當(dāng)施加應(yīng)變時，金層中的微裂紋彼此失去接觸，增加了通過傳感器的電子路徑長度的曲折度。傳感器中電阻的相對變化跨越兩個數(shù)量級，因為它從0%拉伸到75%應(yīng)變，并且可以檢測到低至10微米尺度分辨率的變化。

為該傳感器定制設(shè)計的印刷電路板和手機(jī)應(yīng)用程序只需按下按鈕即可實現(xiàn)實時和歷史傳感器讀數(shù)。此外，研究人員為FAST傳感器設(shè)計了一個3D打印的外殼機(jī)制，以確保傳感器和印刷電路板合適地貼合在鼠標(biāo)上并準(zhǔn)確記錄腫瘤體積的擴(kuò)張或收縮。

為了驗證其在體外辨別形狀體積變化的能力，研究人員測量了傳感器放置在3D打印模型腫瘤頂部時的輸出結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)，傳感器記錄了體積小至65mm3和大至750mm3的腫瘤體積讀數(shù)的顯著變化。

隨后，研究人員再次驗證了傳感器在體內(nèi)測量腫瘤體積變化的準(zhǔn)確性和有效性。在兩種癌癥模型中進(jìn)行的體內(nèi)測試表明，與單獨服用藥物或載體的小鼠相比，F(xiàn)AST傳感器檢測到小鼠接受治療5小時內(nèi)腫瘤生長和收縮動態(tài)的統(tǒng)計學(xué)顯著變化。

接著，研究人員還以厄洛替尼為例，評估接受治療期間FAST傳感器測量小鼠體內(nèi)腫瘤體積變化的情況。結(jié)果顯示，與其他需要數(shù)天才能辨別生物學(xué)顯著差異的測量技術(shù)相比，F(xiàn)AST傳感器幾乎是在接受藥物治療后就可以立刻監(jiān)測到腫瘤體積擴(kuò)張或收縮的情況變化。在治療期間，研究人員分析了動物運動對傳感器施加的機(jī)械應(yīng)力的影響，并評估了傳感器對腫瘤施加的機(jī)械應(yīng)力的影響。佩戴傳感器時，在整個研究期間動物都可以自由移動、飲食和進(jìn)水，此外，研究人員也證實了傳感器對小鼠體內(nèi)腫瘤體積的變化沒有任何影響。

研究的最后，研究人員使用實驗性免疫療法對Balb/c小鼠的A20B細(xì)胞淋巴瘤實體瘤模型進(jìn)行了傳感器表征，以證明傳感器監(jiān)測在多種腫瘤模型和治療方式中的準(zhǔn)確性和有效性。最終發(fā)現(xiàn)，傳感器可以在多種腫瘤模型和多種治療方式下監(jiān)測腫瘤體積的變化。

對此，研究人員表示，他們此次設(shè)計出來的微型設(shè)備——測量腫瘤的靈活自主傳感器（FAST）代表了一種全新、快速、便宜、便攜和準(zhǔn)確的測試抗癌藥物療效的方式。從長遠(yuǎn)來看，這種微型設(shè)備可能會為癌癥治療帶來有希望的新方向。這種監(jiān)測設(shè)備不僅可以準(zhǔn)確、快速、便攜地測試抗癌藥物功效，而且也可以顯著降低癌癥治療篩查過程的成本。

參考資料：

[1]Abramson A, Chan CT, Khan Y, et al. A flexible electronic strain sensor for the real-time monitoring of tumor regression. Sci Adv. 2022 Sep 16;8(37):eabn6550. doi: 10.1126/sciadv.abn6550. Epub 2022 Sep 16. PMID: 36112679.  

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