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  導(dǎo) 語(yǔ)  

佐治亞理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)的工程師創(chuàng)造了一種小型自主設(shè)備，該設(shè)備具有可伸縮的傳感器，可以粘附在皮膚上以測(cè)量皮膚下面腫瘤大小的變化。這種非侵入性的設(shè)備只需按一下按鈕，即可將結(jié)果傳送到智能手機(jī)APP，以估體內(nèi)癌癥的治療效果。

01  研究背景

在臨床轉(zhuǎn)化過(guò)程中，每一種藥物上市后，都要經(jīng)過(guò)數(shù)千種潛在癌癥藥物的測(cè)試。腫瘤學(xué)研究人員使用一套體外篩選模型，以快速地評(píng)估這些藥物對(duì)特定癌癥類型的療效，而采用體內(nèi)模型往往會(huì)產(chǎn)生更接近臨床效果的結(jié)果。

然而，固有的生物學(xué)差異以及低分辨率的測(cè)量工具等因素使得在體內(nèi)確定藥物療效需要耗費(fèi)大量人力。準(zhǔn)確確定治療反應(yīng)對(duì)臨床轉(zhuǎn)化至關(guān)重要，體內(nèi)腫瘤自動(dòng)化測(cè)量工具可以通過(guò)在更多的動(dòng)物隊(duì)列中收集高分辨率的連續(xù)數(shù)據(jù)集來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高和人力測(cè)量誤差的減少可以帶來(lái)自動(dòng)化的高通量體內(nèi)藥物測(cè)試設(shè)置和更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

本研究利用柔性電子材料，提出了一種彈性電子腫瘤體積傳感器，能夠自主評(píng)估體內(nèi)癌癥的治療效果。

02  研究概述

研究人員首先在硬件方面進(jìn)行了測(cè)試，在150毫安時(shí)電池供電的情況下，組裝好的設(shè)備可以每隔5分鐘連續(xù)讀出測(cè)量值24小時(shí)以上。代碼的進(jìn)一步優(yōu)化將增加電池壽命，使用時(shí)間將持續(xù)10天以上。

自主測(cè)量腫瘤體積變化的柔性傳感器——FAST（圖片源自論文）

而后，在癌癥模型中的體內(nèi)測(cè)試表明，當(dāng)與單獨(dú)施用藥物或載體的小鼠進(jìn)行比較時(shí)，F(xiàn)AST在治療開(kāi)始后5小時(shí)內(nèi)檢測(cè)到腫瘤生長(zhǎng)和收縮統(tǒng)計(jì)學(xué)的顯著變化。這些腫瘤體積短期的動(dòng)態(tài)變化與通過(guò)傳感器、測(cè)徑器和生物發(fā)光成像獲得的長(zhǎng)期治療效果讀數(shù)相關(guān)。

在口服厄洛替尼治療的HCC827小鼠模型中，快速傳感器比現(xiàn)有方法更快地檢測(cè)到腫瘤體積的減小。在7天內(nèi)對(duì)測(cè)量值進(jìn)行三次排序后，傳感器和測(cè)徑器測(cè)量值顯示出最緊密的相關(guān)性，平均排序差為1.59。傳感器和發(fā)光成像儀記錄的平均等級(jí)差為1.74。最后，測(cè)徑器和冷光成像儀表現(xiàn)出1.77的平均等級(jí)差。這些數(shù)據(jù)表明，腫瘤周長(zhǎng)的快速傳感器測(cè)量與其他常見(jiàn)的測(cè)量系統(tǒng)有很好的相關(guān)性。

FAST傳感器比現(xiàn)有方法更快地檢測(cè)到腫瘤體積的減小（圖片源自論文）

為了證明傳感器可以在多種腫瘤模型和治療方式中檢測(cè)到腫瘤消退的變化，研究者還使用實(shí)驗(yàn)性免疫療法對(duì)Balb/c小鼠中的A20 B細(xì)胞淋巴瘤實(shí)體瘤模型進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果證實(shí)，該傳感器可以在多種體內(nèi)模型和多種治療方式下確定腫瘤體積的消退。

最后，研究人員證明了FAST傳感器的包裹不會(huì)影腫瘤的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)。與未施用傳感器的腫瘤相比，接受傳感器包裹的腫瘤在組織學(xué)上沒(méi)有差異。放置傳感器1周的皮膚組織學(xué)顯示沒(méi)有組織損傷的跡象。這些結(jié)果支持這樣的假設(shè)，即傳感器記錄了與藥物藥效學(xué)直接相關(guān)的治療小鼠中的腫瘤體積縮小，并且傳感器包裹不影響腫瘤的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)。

佩戴傳感器并未對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生影響（圖片源自論文）

03  研究意義

這種傳感器連續(xù)、自主和準(zhǔn)確記錄腫瘤體積消退的能力表明，這種方法可以取代目前在體內(nèi)臨床前試驗(yàn)中使用的腫瘤消退測(cè)量技術(shù)，為高通量體內(nèi)藥物篩選和利用傳感器進(jìn)行癌癥治療效果的評(píng)估開(kāi)辟新的途徑。

內(nèi)容來(lái)源：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn6550