Notícia

Novo dispositivo vestível mede a variação de tamanho de tumores em animais de laboratório

Divulgação, Georgia Tech

Fonte

Georgia Tech | Instituto de Tecnologia da Georgia

Data

terça-feira, 20 setembro 2022 18:25

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Computação. Engenharia Biomédica. Medicina. Modelagem Matemática. Oncologia.

Todos os anos, os pesquisadores testam milhares de medicamentos contra o câncer em camundongos com tumores subcutâneos. Poucos resultados chegam a pacientes humanos, e o processo para encontrar novas terapias é lento porque as tecnologias para medir a regressão tumoral do tratamento medicamentoso levam semanas para obter uma resposta. A variação biológica inerente dos tumores, as deficiências das abordagens de medição existentes e os tamanhos de amostra relativamente pequenos tornam a triagem de drogas difícil e trabalhosa.

Recentemente, engenheiros do Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech) e da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, criaram um pequeno dispositivo autônomo com um sensor elástico/flexível que pode ser aderido à pele para medir a mudança de tamanho de tumores em animais de laboratório. O dispositivo não invasivo operado por bateria é sensível a variações de um centésimo de milímetro (10 micrômetros) e pode transmitir resultados para um aplicativo de smartphone sem fio em tempo real com o pressionar de um botão.

Em termos práticos, disseram os pesquisadores, 0 dispositivo – chamado de FAST (sigla em inglês para ‘Sensor Autônomo Flexível para Medição de Tumores’) – representa uma maneira totalmente nova, rápida, barata, automática e precisa de testar a eficácia de medicamentos contra o câncer. Em uma escala maior, poderia levar a novas direções promissoras no tratamento do câncer.

“Em alguns casos, os tumores em observação devem ser medidos à mão com paquímetros”, disse o Dr. Alex Abramson, primeiro autor do estudo, ex-pós-doutorando no laboratório da Dra. Zhenan Bao na Escola de Engenharia de Stanford e atualmente professor no Georgia Tech. O uso de paquímetros para medir tecidos moles não é ideal e as abordagens radiológicas não podem fornecer o tipo de dados contínuos necessários para avaliação em tempo real. O dispositivo FAST pode detectar alterações no volume do tumor na escala de minutos, enquanto as medições de calibre e bioluminescência geralmente exigem períodos de observação de semanas para ler as alterações no tamanho do tumor.

O sensor do FAST é composto por um polímero flexível e elástico semelhante à pele que inclui uma camada incorporada de circuitos de ouro. Este sensor está conectado a uma pequena mochila eletrônica projetada pelo Dr. Yasser Khan e pelo Dr. Naoji Matsuhisa, coautores do estudo. O dispositivo mede a tensão na membrana – o quanto ela estica ou encolhe – e transmite esses dados para um smartphone. Usando a mochila FAST, as terapias potenciais que estão ligadas à regressão do tamanho do tumor podem ser excluídas com rapidez e confiança como ineficazes ou aceleradas para estudos adicionais.

Os pesquisadores dizem que o novo dispositivo oferece pelo menos três avanços significativos. Primeiro, ele fornece monitoramento contínuo, pois o sensor está fisicamente conectado ao animal e permanece no local durante todo o período experimental. Em segundo lugar, o sensor flexível envolve o tumor e, portanto, é capaz de medir mudanças de forma que são difíceis de discernir com outros métodos. Terceiro, o FAST é autônomo e não invasivo. Ele é conectado à pele, operado por bateria e conectado sem fio. O camundongo fica livre para se mover sem a interferência do dispositivo ou dos fios, e os cientistas não precisam manusear ativamente os camundongos após a colocação do sensor. Os pacotes FAST também são reutilizáveis, de baixo custo e podem ser anexados ao animal em minutos.

A inovação está no material eletrônico flexível da FAST. Sobre o polímero semelhante a uma pele está uma camada de ouro, que, quando esticada, desenvolve pequenas rachaduras que alteram a condutividade elétrica do material. Esticar o material e aumentar o número de rachaduras faz com que a resistência eletrônica no sensor aumente. Quando o material se contrai, as rachaduras voltam a entrar em contato e a condutividade melhora.

Tanto o professor Alex Abramson quanto o Dr. Naoji Matsuhisa, atualmente professor da Universidade de Tóquio, no Japão, caracterizaram como essa propagação de trincas e mudanças exponenciais na condutividade podem ser matematicamente equiparadas a mudanças na dimensão e no volume.

Um obstáculo que os pesquisadores tiveram que superar foi a preocupação de que o próprio sensor pudesse comprometer as medições aplicando compressão indevida ao tumor. Para contornar esse risco, eles combinaram cuidadosamente as propriedades mecânicas do material flexível com a própria pele para tornar o sensor tão flexível quanto a pele real.

“É um design aparentemente simples, mas essas vantagens inerentes devem ser muito interessantes para as comunidades farmacêutica e oncológica. O FAST pode agilizar, automatizar e reduzir significativamente o custo do processo de triagem de terapias contra o câncer”, concluiu o Dr. Alex Abramson.

Os resultados foram publicados na revista Science Advances.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia da Georgia (em inglês).

Fonte: Tess Malone, Georgia Tech. Imagem: Divulgação, Georgia Tech.

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