Первые в своем роде сенсоры следят за раком как в прямом эфире

Медицина добилась значительного прогресса в борьбе с раком. За последние тридцать лет в странах с развитым здравоохранением риск смерти от рака у получивших этот диагноз снизился на 32% благодаря ряду факторов, в том числе ранней диагностике и развитию лекарственного лечения.

Рост выживаемости обнадеживает, но рак по-прежнему широко распространен. В Турции он занимает второе место среди причин смерти после сердечно-сосудистых заболеваний.

Представленный в новом исследовании инструмент способен лучше показать, как опухоли реагируют на лечение.

Он сообщает в реальном времени, насколько опухоль выросла или уменьшилась, и может беспроводным способом передавать результаты на смартфон для анализа. Это первое в своем роде устройство, уже показавшее работоспособность в опытах на животных.

Соавтор исследования доктор Alex Abramson с кафедры химической и биомолекулярной инженерии Georgia Tech говорит: «Наша технология — первое биоэлектронное устройство для наблюдения за регрессией, то есть уменьшением опухоли, и первая технология, способная отслеживать опухоли в реальном времени». Так он описывает разработку.

Сенсор использует технологию, подобную другим гибким, напоминающим кожу носимым устройствам, собирающим биометрические данные, в том числе через пот. Но уникальным его делает химический элемент, позволяющий обнаруживать изменения опухоли, — золото.

Золото удобно благодаря гибкости и электропроводности. В новом устройстве сенсор с золотом прикрепляют к коже вокруг измеряемой опухоли. Если она растет, золотое покрытие растягивается и трескается, становясь менее проводящим. При уменьшении опухоли трещины закрываются, и проводимость растет.

«Мы измеряем эти изменения проводимости и преобразуем их в показатели изменения объема опухоли».

Сейчас наиболее распространенные методы измерения опухоли — ПЭТ-КТ, калиперы (измерители диаметра) и биолюминесцентная визуализация (БЛВ). Они полезны и точны, но обычно выполняются раз в несколько дней или недель. Для оценки ответа по ПЭТ-КТ после последнего лечения должно пройти не менее 2 недель. Новый сенсор обновляет данные каждые пять минут и обнаруживает крайне малые изменения, недоступные калиперам и BLI.

Доктор Abramson говорит о новом устройстве:

«Наш сенсор позволит лучше понять краткосрочное действие лекарств на опухоли и предложит ученым и медицинским специалистам более удобный способ проверять препараты, которые в будущем могут стать лечением».

Сенсоры уже начали использовать в исследованиях на животных. Однако до применения у людей еще несколько лет.

При этом для изделия с золотом сенсоры обходятся дешевле, чем можно представить. О стоимости доктор Abramson говорит: «Исследователь может изготовить сенсор менее чем за 60 долларов». Такова указанная им стоимость.

*

Рисунок. Гибкие автономные сенсоры, измеряющие уменьшение объема опухоли.

( A ) Технология FAST («быстрая»). ( B ) Световая микроскопия растрескавшегося золотого датчика при различных деформациях. Масштабные линейки — 20 μm. ( C ) Приложение, регистрирующее изменение сопротивления сенсора. ( D ) FAST включает печатную плату (PCB) и рюкзачок для крепления датчиков деформации на мыши. ( E ) Изменения сопротивления сенсоров при растяжении с шагом 10 μm от предварительного растяжения 50%. ( F ) Кратное изменение сопротивления растянутых сенсоров (отдельные кривые для 10 сенсоров; жирная линия — среднее). ( G) Сила, необходимая для деформации сенсоров с различной толщиной подложки SEBS (отдельные кривые для 12–13 сенсоров; линия — среднее ± SD).