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评估癌症疗法在小鼠模型中的功效是治疗开发的关键步骤。然而，低分辨率测量工具和小样本量使得确定体内药物疗效成为一项困难且耗时的任务。

这里，斯坦福大学鲍哲南教授等人提出了一种商业上可扩展的可穿戴电子应变传感器（FAST应变传感器）。该传感器通过在微小的时间尺度上连续监测皮下植入肿瘤的微米级增殖或消退，自动进行癌症治疗的体内测试。

图文解读

图1 测量肿瘤体积的柔性自主传感器

作者提出了一种能够自主、连续、准确地测量皮下实体瘤大小的传感器系统。FAST应变传感器对应变的0.1% (10-μm)变化敏感，并且可以测量动态体积变化，尺寸范围从65到750 mm³。作者证明了该传感器在时间和空间上的高分辨率能够在临床前皮下肿瘤模型的治疗开始后仅5小时内辨别初始治疗效果，并且传感器可以在一次电池充电后连续读取大于24小时。每个可重复使用的传感器背包的制造成本约为60美元，可以进行大规模制造，并且只需不到5分钟的低技能操作即可应用于动物。在为期一周的治疗期间，传感器读出动态与卡尺和生物发光成像测量动态密切相关。

图2 不同方法的比较

与量尺、植入式压力传感器和成像仪等其他常见肿瘤测量工具相比，该传感器实现了三个主要进步。

首先，由于传感器在整个测量期间保持在原位，并且每 5 分钟进行一次测量，因此可以生成一个四维 (4D)、时间相关的数据集，无需对测量时间进行任何猜测。计算机断层扫描 (CT) 和生物发光等成像技术无法在较长的测量周期内实现这些相同的时间分辨率。这是由于CT 成像中必要的辐射和对比染料相关的毒性限制；此外，高资源消耗和成本限制将成像扩展到更大的群组或更频繁的采样时间点。此外，植入式压力传感器需要损害肿瘤完整性的侵入性流程，并且它们在测量封装在诸如骨骼等固体环境中的肿瘤时效果最佳。

其次，应变传感器能够精确区分使用量尺和生物发光成像测量难以检测到的尺寸变化。这是由于与软组织的物理测量相关的误差以及生物发光读数与肿瘤体积之间的正相关但不精确的相关性。

第三，传感器完全自主且无创。因此，使用它可以降低与执行测量相关的成本和劳动力，并使操作人员之间能够直接进行数据比较。因此，它可以实现快速、廉价、大规模的临床前药物发现测试设置。此外，该传感器产生的连续和高灵敏度测量能够记录治疗开始后的即时肿瘤体积消退，而不是使用其他方法捕获的更一般的生长趋势。开发中的实验性植入式微型设备也被证明可以在体内快速测试治疗方法，但这些工具需要侵入性流程和活检取样，并且它们不能捕获药物递送的全部药代动力学和药效学。此外，虽然已经开发了传感器阵列，可以生成组织模量的2D图，但是这些传感器旨在检测2D表面上的生物力学特性差异，而不是确定3D对象的体积变化。

图3 肿瘤体积消退的快速FAST传感器读数

图4 FAST传感器检测到肿瘤体积减小

总之，这种方法可以取代目前在体内临床前试验中使用的肿瘤测量技术，为利用传感器的时间相关数据集的高通量体内药物发现筛选和基础癌症研究开辟新途径。

文献链接

A flexible electronic strain sensor for the real-time monitoring of tumor regression. https://doi.org/10.1126/sciadv.abn6550.

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