В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) создали небольшое автономное устройство с растягивающимся/гибким датчиком, который можно прикрепить к коже для измерения изменения размера опухолей под ней. Неинвазивное устройство с батарейным питанием чувствительно к одной сотой миллиметра (10 микрометров) и может передавать результаты в приложение для смартфона по беспроводной сети в режиме реального времени одним нажатием кнопки.
Исследователи утверждают, что с практической точки зрения их устройство, получившее название FAST (Flexible Autonomous Sensor measuring Tumors, гибкий автономный датчик, измеряющий опухоли), представляет собой совершенно новый, быстрый, недорогой, автоматический и точный способ проверки эффективности противораковых препаратов. В более широком масштабе это может привести к новым многообещающим направлениям в лечении рака.
Новизна исследования
Каждый год исследователи тестируют тысячи потенциальных препаратов от рака на мышах с подкожными опухолями. Лишь немногие препараты апробируются на людях, а процесс поиска новых методов лечения идет медленно, потому что технологиям измерения регрессии опухоли после медикаментозного лечения требуются недели, чтобы определить ответ. Присущая опухолям биологическая изменчивость, недостатки существующих методов измерения и относительно небольшие размеры выборки делают скрининг препаратов сложным и трудоемким.
«В некоторых случаях наблюдаемые опухоли необходимо измерять вручную штангенциркулем», — комментирует автор исследования Алекс Абрамсон (Science Advances).
Использование металлических штангенциркулей, похожих на клещи, для измерения мягких тканей не является идеальным, а радиологические подходы не могут предоставить непрерывные данные, необходимые для оценки в реальном времени. С помощью FAST можно обнаруживать изменения в объеме опухоли в минутном масштабе, в то время как измерения с помощью штангенциркуля и биолюминесценции зачастую требуют периодов наблюдения в течение нескольких недель, чтобы считывать изменения в размере опухоли.
Датчик FAST состоит из гибкого и растяжимого полимера, похожего на кожу, который включает в себя встроенный слой золотых схем. Этот датчик подключен к небольшому электронному рюкзаку. Устройство измеряет нагрузку на мембрану — насколько она растягивается или сжимается — и передает эти данные на смартфон. Используя рюкзак FAST, потенциальные методы лечения, которые связаны с регрессией размера опухоли, могут быть быстро и уверенно исключены как неэффективные или ускоренно отслежены для дальнейшего изучения.
С помощью нового датчика можно измерить размер опухолей под кожей
Согласно исследованию, новое устройство предлагает как минимум 3 существенных преимущества. Во-первых, датчик обеспечивает непрерывный мониторинг, так как датчик физически подключен к мыши и остается на месте в течение всего экспериментального периода. Во-вторых, гибкий датчик охватывает опухоль и, следовательно, может измерять изменения формы, которые трудно различить другими методами. В-третьих, FAST является одновременно автономным и неинвазивным. FAST подключается к коже, как лейкопластырь, работает от батареи и подключается по беспроводной сети. Мышь может свободно двигаться, не обремененная устройством или проводами, и ученым не нужно активно манипулировать мышами после размещения датчика.
Поверх похожего на кожу полимера нанесен слой золота, при растяжении которого образуются небольшие трещины, изменяющие электропроводность материала. Материал растягивается, и количество трещин увеличивается, что также приводит к увеличению электронного сопротивления в датчике. Когда материал сжимается, трещины снова соприкасаются, и проводимость улучшается.
Результаты исследования показывают, что FAST может значительно ускорить, автоматизировать и снизить стоимость процесса скрининга методов лечения рака.
Авторы другого исследования утверждают, что переносной датчик температуры поможет раньше обнаружить осложнения у онкологических больных.
Новый носимый датчик обнаруживает еще больше соединений в человеческом поту
Руководитель Отдела организации клинических исследований, врач-онколог, уролог в АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
