斯坦福大學(xué)的工程師們開(kāi)發(fā)了一種緊湊、自主的設(shè)備，它有一個(gè)可拉伸的柔性傳感器，用于評(píng)估皮膚下腫瘤的變化大小。這種由電池供電的非侵入性設(shè)備可以實(shí)時(shí)向一個(gè)智能手機(jī)應(yīng)用程序無(wú)線傳輸結(jié)果，并且對(duì)百分之一毫米（10微米）的微小事物足夠敏感。

研究人員聲稱，他們的FAST設(shè)備（代表"測(cè)量腫瘤的靈活自主傳感器"）是一種全新的、快速的、負(fù)擔(dān)得起的、免提的和準(zhǔn)確的評(píng)估癌癥藥物有效性的方法。在更大的范圍內(nèi)，它可能為令人興奮的癌癥治療新方向鋪平道路。研究人員的發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

研究人員每年使用帶有皮下腫瘤的小鼠來(lái)測(cè)試成千上萬(wàn)種潛在的癌癥藥物。很少有藥物能用于人類患者，而且開(kāi)發(fā)新藥的過(guò)程很耗時(shí)，因?yàn)樵u(píng)估藥物治療后腫瘤消退的工具需要數(shù)周時(shí)間才能讀出反應(yīng)。腫瘤固有的生物差異，現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)的缺陷，以及相對(duì)有限的樣本量，使得藥物篩選具有挑戰(zhàn)性和勞動(dòng)密集型。

該研究的第一作者、斯坦福大學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程系K.K. Lee教授鮑振南實(shí)驗(yàn)室最近的一名博士后Alex Abramson說(shuō)："在某些情況下，被觀察的腫瘤必須用卡尺手工測(cè)量。"但使用金屬鉗子般的卡尺來(lái)測(cè)量軟組織并不理想，而且放射學(xué)方法不能提供實(shí)時(shí)評(píng)估所需的那種連續(xù)數(shù)據(jù)。FAST可以在分鐘級(jí)檢測(cè)腫瘤體積的變化，而卡尺和生物發(fā)光測(cè)量往往需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)周的觀察期才能讀出腫瘤尺寸的變化。

黃金的力量

FAST的傳感器由一種靈活的、可拉伸的皮膚狀聚合物組成，其中包括一層嵌入式的黃金電路。這個(gè)傳感器與一個(gè)由前博士后和共同作者Yasser Khan和Naoji Matsuhisa設(shè)計(jì)的小型電子背包相連。該設(shè)備測(cè)量膜上的應(yīng)變--它拉伸或收縮的程度--并將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)上。使用FAST背包，與腫瘤大小回歸有關(guān)的潛在療法可以迅速而有把握地被排除無(wú)效數(shù)據(jù)，或協(xié)助醫(yī)務(wù)人員快速介入進(jìn)一步研究。

基于對(duì)小鼠的研究，研究人員說(shuō)，新設(shè)備至少提供了三個(gè)重大進(jìn)展。首先，它提供了連續(xù)監(jiān)測(cè)，因?yàn)閭鞲衅髋c小鼠物理連接，并在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間保持原位。第二，靈活的傳感器包裹著腫瘤，因此能夠測(cè)量其他方法難以辨別的形狀變化。第三，F(xiàn)AST既是自主的又是非侵入性的。它與皮膚相連--與粘性繃帶不一樣--由電池驅(qū)動(dòng)并以無(wú)線方式連接。鼠標(biāo)可以自由移動(dòng)，不受設(shè)備或電線的束縛，而且科學(xué)家不需要在傳感器放置后主動(dòng)處理小鼠。FAST包也是可重復(fù)使用的，組裝成本僅為60美元左右，并且可以在幾分鐘內(nèi)連接到小鼠身上。

突破之處在于FAST的柔性電子材料。涂在皮膚狀聚合物上面的是一層金，當(dāng)被拉伸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)小裂縫，改變材料的導(dǎo)電性。拉伸材料，裂縫的數(shù)量增加，導(dǎo)致傳感器的電子電阻也增加。當(dāng)材料收縮時(shí)，裂縫重新接觸，導(dǎo)電性能得到改善。

Abramson和共同作者、東京大學(xué)副教授Matsuhisa都描述了這些裂縫的擴(kuò)展和電導(dǎo)率的指數(shù)變化如何在數(shù)學(xué)上等同于尺寸和體積的變化。

研究人員必須克服的一個(gè)障礙是擔(dān)心傳感器本身可能會(huì)通過(guò)對(duì)腫瘤施加不適當(dāng)?shù)膲毫�，有效地�(cái)D壓它而影響測(cè)量。為了規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)，他們仔細(xì)地將柔性材料的機(jī)械性能與皮膚本身相匹配，使傳感器像真正的皮膚一樣柔韌和柔軟。

"這是一個(gè)具有欺騙性的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，"Abramson說(shuō)，"但這些固有的優(yōu)勢(shì)應(yīng)該對(duì)制藥和腫瘤學(xué)界非常有趣。FAST可以大大加快、自動(dòng)化和降低癌癥療法的篩選過(guò)程的成本"。