Sci Adv:可测量皮下肿瘤大小变化的新型可穿戴设备

来源：100医疗网原创2022-09-27 17:58

来自斯坦福大学和其他机构的科学家通过研究开发了一种小型自主设备，该设备具有可拉伸/可弯曲的传感器，可以附着在皮肤上，测量皮下肿瘤的变化。

在小鼠模型中评估癌症治疗的疗效是开发新疗法的关键步骤。然而，低分辨率的测量工具和小规模的样本使得在体内确定药物的疗效成为一项困难且耗时的任务。

最近，在国际期刊《科学进展》上发表的一篇题为《实时监测肿瘤消退的柔性电子应变传感器》的研究报告中，来自斯坦福大学等机构的科学家通过研究开发出一种小型自主设备，该设备具有可拉伸/可弯曲的传感器，可以附着在皮肤上，测量皮下肿瘤的变化。这种非侵入式设备可以由电池操作，灵敏度为百分之一毫米(10微米)。研究人员只需按下一个按钮，就可以将结果无线传输到智能手机应用程序。

据研究人员介绍，在实际应用中，这种名为FAST(测量肿瘤的柔性自主传感器)的设备可能代表了一种全新的、快速、廉价、免提和精确的方法来确定癌症药物的有效性，并有望在更大范围内为癌症治疗带来新的研究方向。每年，研究人员在皮下肿瘤小鼠身上测试数千种潜在的抗癌药物。然而，很少有药物可以用于人类患者，寻找新疗法的过程很慢，因为通过测量药物治疗后肿瘤消退的技术读出身体的反应需要几周时间。肿瘤固有的生物学差异、现有测量方法的缺陷以及相对较小的样本量使得药物筛选非常困难。

研究人员亚历克斯艾布拉姆森(Alex Abramson)表示，在某些情况下，必须用卡尺手动测量观察到的肿瘤，但用金属钳子般的卡尺测量软组织的效果似乎并不令人满意，放射学方法无法提供实时评估所需的连续数据，而我们开发的FAST技术可以在几分钟内检测到肿瘤体积的变化，而卡尺和生物发光测量往往需要数周才能读取肿瘤大小的变化。FAST设备的传感器由一种柔性和可拉伸的皮肤状聚合物组成，包括一个嵌入的金环。这个传感器与之前研究人员设计的一个小型电子背包相连。这个装置可以测量膜上的力，也就是它拉伸和收缩的程度，可以把数据传输到智能手机上；使用快速背包，与肿瘤消退相关的潜在疗法可以在进一步的研究中快速而自信地排除无效或快速的方法。

一种新的可穿戴设备可以测量皮下肿瘤大小的变化。

图片：斯坦福大学

研究人员表示，这种新设备至少可以提供三个重要的进步。首先，它可以提供连续的监控，因为传感器可以与鼠标物理连接，并在整个实验过程中保持不动；其次，柔性传感器可以包裹肿瘤，因此可以测量其他方法难以分辨的肿瘤形状变化。第三，FAST既有自主性又无创性，它可以连接到皮肤上，不像创可贴可以靠电池操作，无线连接；同时，该设备可重复使用，其组装成本仅为60元左右，几分钟内即可连接到鼠标本体上。FAST设备的突破在于其柔性电子材料，在类皮肤聚合物上涂上一层金材料。当它被拉伸时，它会有小裂纹，这会改变材料的导电性。随着材料的拉伸和裂纹数量的增加，传感器的电阻会增加。当材料收缩时，裂纹会重新接触，导电性会提高。

在这篇论文中，研究人员Abramson和他的同事描述了这些裂纹的传播和电导率的指数变化在数学上如何等价于尺寸和体积的变化；目前，研究人员必须克服的一个挑战是，他们担心传感器本身可能会因对肿瘤施加不当压力而影响测量结果，从而对其进行有效调整。为了避免这种风险，研究人员小心翼翼地将柔性材料的机械性能与皮肤本身相匹配，从而使传感器能够像真正的皮肤一样柔软和有弹性。

最后，该研究人员表示，这种设计看似简单，但这些固有的优势对于药学和肿瘤学领域的研究来说应该是非常有趣的，FAST设备的开发可能会大大加快癌症治疗的筛选过程，使其更加自动化，并有助于降低成本。(100yiyao.com)

原始来源：

ALEX ABRAMSON、CARMEL T. CHAN、YASSER KHAN等人，科学进展(2022年)。DOI:

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