Sci Adv：一种新型的可穿戴设备或能测定皮下肿瘤尺寸的变化

在小鼠模型中评估癌症疗法的疗效是开发新型疗法的关键一步，然而，低分辨率的测定工具和小规模样本使得在体内确定药物的疗效成为了一项困难且时间密集性的任务。

近日，一篇发表在国际杂志Science Advances上题为“A flexible electronic strain sensor for the real-time monitoring of tumor regression”的研究报告中，来自斯坦福大学等机构的科学家们通过研究开发了一种小型的自主设备，其拥有一种可拉伸/可弯曲的传感器，能粘附在皮肤上测定皮下肿瘤的变化大小；这种非侵入性的、利用电池就能操作的设备的敏感性能达到百分之一毫米（10微米），研究人员只需要按下一个按钮，就能将结果实施无线地传送到智能手机的应用程序中。

研究者表示，在实际应用中，这种名为FAST（Flexible Autonomous Sensor measuring Tumors，测量肿瘤的灵活自主传感器）的设备或许就代表了一种全新、快速、廉价、免提和准确的方法来测定癌症药物的有效性，在更大的范围内，其还有望为癌症治疗带来新的研究方向。每年研究人员都会在有皮下肿瘤的小鼠中测试成千上万种潜在的癌症药物，然而很少有药物能用于人类患者机体中，寻找新型疗法的过程很缓慢，因为测定药物治疗后肿瘤退行的技术需要数周才能读出机体的反应，肿瘤中固有的生物学差异，现有测定手段的缺陷以及相对较少的样本量使得药物筛选变得非常困难。

研究者Alex Abramson说道，在某些情况下，被观察的肿瘤必须用卡尺手工测量，而使用金属钳子样的卡尺来测定软组织的效果似乎并不太理想，而且放射学方法并不能提供实时评估所需要的连续数据，而我们所开发的FAST技术能在分钟级的时间范围内检测肿瘤体积的变化，而卡尺和生物发光测定往往需要长达数周的观察期才能读取肿瘤尺寸的改变。FAST设备的传感器是由一种灵活的可拉伸的皮肤样聚合物组成，其中包括一种嵌入式的金回路，这种传感器与研究人员此前设计的一种小型电子背包相连接，这种设备能测定膜上的力量，即其拉伸和收缩的程度，并能将数据传输到智能手机上；使用FAST“背包”，与肿瘤退行相关的潜在疗法就能迅速而有把握地排除进一步研究中无效或快速的方法。

一种新型的可穿戴设备或能测定皮下肿瘤尺寸的变化。

图片来源：Stanford University

研究人员表示，这种新型设备至少能提供三项重要的进展，首先，其能够提供持续的监测，因为传感器能与小鼠在物理上连接，并在整个实验期间保持原位；第二，灵活的传感器能包裹肿瘤，因此就能测定利用其它方法难以辨别的肿瘤形状改变；第三，FAST既是自主的又是非侵入性的，其能与皮肤相连，并不像创可贴，能利用电池操作且以无线方式连接；同时该设备也是可重复使用的，其组装成本仅为60元左右，并能在数分钟内连接到小鼠机体中。FAST设备的突破之处在于其柔性电子材料，涂抹在皮肤样聚合物上的是一层金材料，当被拉伸时其就会出现小裂缝，从就会改变材料的电导率；随着材料的拉伸以及裂缝数量的增加，就会引发传感器电子电阻增加，当材料收缩时，裂缝就会重新接触并使得导电性能得到改善。

文章中，研究者Abramson及其同事描述了这些裂缝的扩展和电导率的指数变化如何在数学上等同于尺寸和体积的改变；目前研究人员必须克服的一项挑战就是其担心传感器自身可能会因对肿瘤施加不适当的压力而影响测定结果，从而有效地对其进行调整，为了规避这一风险，研究人员仔细将柔性材料的机械性能与皮肤自身相匹配，从而使得传感器能像真正的皮肤一样柔软且具有弹性。

最后研究者表示，这是一项看似简单的设计，但这些固有的优势应该对制药和肿瘤学领域的研究非常有趣，而FAST设备的开发或能大大加快癌症疗法筛选的过程，使之更加自动化且能帮助降低成本。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

ALEX ABRAMSON,CARMEL T. CHAN,YASSER KHAN, et al. A flexible electronic strain sensor for the real-time monitoring of tumor regression, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn6550