Dispositivo portátil con sensor de polímero elástico similar a la piel monitorea el tamaño del tumor

Cada año, los investigadores prueban miles de posibles medicamentos contra el cáncer en ratones con tumores subcutáneos. Pocos llegan a los pacientes humanos, y el proceso para encontrar nuevas terapias es lento porque las tecnologías para medir la regresión tumoral del tratamiento farmacológico tardan semanas en leer una respuesta. La variación biológica inherente de los tumores, las deficiencias de los enfoques de medición existentes y los tamaños de muestra relativamente pequeños hacen que las pruebas de detección de drogas sean difíciles y laboriosas. En algunos casos, los tumores bajo observación deben medirse a mano con calibradores. Sin embargo, el uso de calibradores metálicos con forma de pinza para medir los tejidos blandos no es ideal, y los enfoques radiológicos no pueden brindar el tipo de datos continuos necesarios para la evaluación en tiempo real. Ahora, los ingenieros han creado un pequeño dispositivo autónomo con un sensor elástico y flexible que se puede adherir a la piel para medir el tamaño cambiante de los tumores debajo de él. El dispositivo no invasivo que funciona con batería es sensible a una centésima de milímetro (10 micrómetros) y puede transmitir resultados a una aplicación de teléfono inteligente de forma inalámbrica en tiempo real solo presionando un botón.

El dispositivo, denominado FAST por las siglas en inglés de "Sensor autónomo flexible que mide tumores", fue desarrollado por ingenieros de la Universidad de Stanford (Stanford, CA, EUA) y representa una forma totalmente nueva, rápida, económica, manos libres y precisa de probar la eficacia de medicamentos contra el cáncer. A gran escala, podría conducir a nuevas vías prometedoras en el tratamiento del cáncer. FAST puede detectar cambios en el volumen del tumor en la escala de tiempo de un minuto, mientras que las mediciones de calibradores y bioluminiscencia a menudo requieren períodos de observación de semanas para leer los cambios en el tamaño del tumor.

Imagen: El sistema FAST mide la regresión del tamaño del tumor (Fotografía cortesía de la Universidad de Stanford)

El sensor de FAST está compuesto por un polímero similar a la piel, flexible y elástico que incluye una capa incrustada de circuitos de oro. El sensor está conectado a una pequeña mochila electrónica diseñada por los ingenieros de Stanford. El dispositivo mide la tensión en la membrana, cuánto se estira o se encoge, y transmite esos datos a un teléfono inteligente. Usando la mochila FAST, las terapias potenciales que están vinculadas a la regresión del tamaño del tumor pueden excluirse rápida y confiablemente como ineficaces o acelerarse para estudios adicionales. El avance está en el material electrónico flexible de FAST. Revestido sobre el polímero similar a la piel hay una capa de oro que, cuando se estira, desarrolla pequeñas grietas que cambian la conductividad eléctrica del material. Al estirarse el material aumentará el número de grietas, lo que hará que aumente también la resistencia electrónica en el sensor. Cuando el material se contrae, las fisuras vuelven a entrar en contacto y mejora la conductividad.

Basándose en estudios con ratones, los investigadores dicen que el nuevo dispositivo ofrece al menos tres avances significativos. En primer lugar, proporciona un seguimiento continuo, ya que el sensor está físicamente conectado al ratón y permanece en su lugar durante todo el período experimental. En segundo lugar, el sensor flexible envuelve el tumor y, por lo tanto, puede medir cambios de forma que son difíciles de discernir con otros métodos. En tercer lugar, FAST es autónomo y no invasivo. Está conectado a la piel, como un vendaje adhesivo, funciona con pilas y se conecta de forma inalámbrica. El ratón es libre de moverse sin las trabas del dispositivo o los cables, y los científicos no necesitan manipular activamente a los ratones después de la colocación del sensor. Los paquetes FAST también son reutilizables, su ensamblaje cuesta solo 60 dólares y se pueden conectar al ratón en minutos.

"Es un diseño engañosamente simple", dijo Alex Abramson, primer autor del estudio y un postdoctorado reciente en el laboratorio de Zhenan Bao, el profesor KK Lee de Ingeniería Química en la Escuela de Ingeniería de Stanford, "pero estas ventajas inherentes deben ser muy interesante para las comunidades farmacéutica y oncológica. FAST podría acelerar, automatizar y reducir significativamente el costo del proceso de detección de terapias contra el cáncer”.

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Universidad Stanford