斯坦福大学的工程师创造了一种小型自主设备，该设备带有可拉伸且灵活的传感器，可以粘附在皮肤上以测量下方肿瘤大小的变化。这种非侵入式、电池供电的设备对百分之一毫米(10微米)敏感，只需按一下按钮，即可将结果实时无线传输到智能手机应用程序。

研究人员说，实际上，他们的设备——被称为“灵活的自主传感器测量肿瘤”的FAST——代表了一种全新的、快速、廉价、免提和准确的方法来测试抗癌药物的功效。在更大的范围内，它可能会为癌症治疗带来有希望的新方向。FAST在9月16日发表在《科学进展》上的一篇论文中有详细介绍。

每年，研究人员都会在患有皮下肿瘤的小鼠身上测试数千种潜在的抗癌药物。很少有人能对人类患者进行治疗，而且寻找新疗法的过程很慢，因为测量药物治疗后肿瘤消退的技术需要数周时间才能读出反应。肿瘤固有的生物学变异、现有测量方法的缺点以及相对较小的样本量使得药物筛选变得困难和劳动密集。

“在某些情况下，必须用卡尺手工测量所观察的肿瘤，”该研究的第一作者、斯坦福大学李克强化学工程教授李哲南实验室最近的博士后AlexAbramson说。工程。

使用金属钳状卡尺测量软组织并不理想，放射学方法无法提供实时评估所需的那种连续数据。FAST可以在分钟时间尺度上检测肿瘤体积的变化，而卡尺和生物发光测量通常需要数周的观察期才能读出肿瘤大小的变化。

黄金的力量

FAST的传感器由一种灵活且可拉伸的皮肤状聚合物组成，其中包括嵌入的金电路层。该传感器连接到由前博士后和合著者YasserKhan和NaojiMatsuhisa设计的小型电子背包。该设备测量膜上的应变——它拉伸或收缩的程度——并将该数据传输到智能手机。使用FAST背包，与肿瘤大小消退相关的潜在疗法可以快速而自信地被排除为无效或快速跟踪以进行进一步研究。

根据对老鼠的研究，研究人员表示，这种新设备至少提供了三项重大进展。首先，它提供连续监控，因为传感器物理连接到鼠标并在整个实验期间保持在原位。其次，柔性传感器包裹着肿瘤，因此能够测量其他方法难以辨别的形状变化。第三，FAST既是自主的又是非侵入性的。它与皮肤相连——与绷带不同——由电池供电，并以无线方式连接。鼠标可以不受设备或电线的阻碍自由移动，科学家不需要在传感器放置后主动处理鼠标。FAST包也是可重复使用的，组装成本仅为60美元左右，并且可以在几分钟内连接到鼠标上。

突破在于FAST的柔性电子材料。在皮肤状聚合物的顶部涂有一层金，当拉伸时，会产生小裂缝，从而改变材料的导电性。拉伸材料和裂纹数量增加，导致传感器中的电子电阻也增加。当材料收缩时，裂缝会重新接触，导电性会提高。

Abramson和合著者、东京大学副教授Matsuhisa都描述了这些裂纹扩展和导电率的指数变化如何在数学上等同于尺寸和体积的变化。

研究人员必须克服的一个障碍是担心传感器本身可能会通过对肿瘤施加过度压力而影响测量结果，从而有效地挤压它。为了规避这种风险，他们仔细地将柔性材料的机械性能与皮肤本身相匹配，以使传感器像真实皮肤一样柔韧和柔软。

“这是一个看似简单的设计，”艾布拉姆森说，“但这些固有优势应该对制药和肿瘤学界非常感兴趣。FAST可以显着加快、自动化和降低癌症治疗筛查过程的成本。”