斯坦福大學:3D打印應變傳感器,實時監測癌性腫瘤
時間：2022-09-29 09:24 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2022年9月，斯坦福大學的研究人員使用3D打印技術開發了一種應變傳感器，可以無線監測癌癥患者的腫瘤消退情況。
該設備由 50 nm 的金層組成，通過滴鑄封閉在3D打印外殼內的柔性聚合物上，可以直接包裹在腫瘤周圍。一旦將該設備正確定位，此款可拉伸傳感器在隨著腫瘤的進展而擴大和縮小的同時能夠傳遞相關數據，從而可以為醫生提供一種低成本、可擴展的新方法來評估患者對治療的反應。
△科學家們的“FAST”技術和初步應變結果。圖片來自斯坦福大學。
靶向體內藥物測試
臨床轉化是科學家將實驗室的研究發現應用于實際的疾病或治療的過程，這一過程是十分艱巨的，往往需要通過反復試驗的方法，斯坦福大學的團隊表示，他們已經對每一種用于患者的藥物都進行了數千種抗癌藥物測試�！�
目前，為了評估此類癌癥治療的情況，腫瘤學研究人員開發了一套高通量篩選模型。使用算法以及基因組測試、細胞培養和類器官系統，快速評估幾種藥物對特定類型癌癥的療效。
也就是說，體內模型往往會產生更接近臨床結果的結果，因為用它們進行測試可以比較治療和未治療的腫瘤生長情況，但生物學變異、低分辨率和小樣本量仍然使采用它們既棘手又昂貴。
鑒于“確定治療反應對臨床轉化至關重要”，斯坦福團隊表示，開發一種自動化的監測過程從而收集高分辨率的連續數據集是十分必要的。在他們的論文中，研究者們還指出，這種數據和自動化的進步可能最終解鎖“高通量體內藥物測試”。
△該團隊對患有肺癌的實驗室小鼠的實驗結果。圖片來自斯坦福大學。
一種“快速”的腫瘤傳感方法
為了提高體內腫瘤傳感的功效，斯坦福大學的科學家們提出了一種靈活的自主傳感器，用于測量腫瘤體積回歸或“FAST”技術。該傳感器由層疊在彈性體上的金層制成，旨在與腫瘤一起膨脹或收縮。
當它膨脹或收縮的時候，設備的金層中會出現微裂紋，導致其部分表面彼此失去接觸，并使其電子的應變增加。理論上可以通過定制 PCB 和移動應用程序監控這些變化，初步測試表明，在 0-75% 的應變下，他們的傳感器能夠檢測到分辨率低至 10 微米的尺寸差異。
科學家的傳感工具可以在內部或外部應用，他們評估了其在小鼠體內的功效。該傳感器通過 3D 打印的外殼固定在適當的位置，能夠準確跟蹤腫瘤體積的變化，在這些測試中證明，該傳感器能夠在短短五個小時內識別出不同治療的腫瘤。
每個經濟且易于構建的傳感器都展示了通過電阻變化持續準確地測量腫瘤的能力。因此，該設備的開發人員表示，它現在可以加速和自動化篩查癌癥療法的過程。
△一位使用 Nuclera 3D 生物打印機的科學家。圖片來自 Nuclera。
3D打印的藥物發現潛力
加速藥物發現也成為新興 3D 生物打印技術的主要目標應用之一。
●今年早些時候，初創公司Nuclera籌集了 4250 萬美元，用于推出新的eProtein 藥物發現 3D 生物打印機，該打印機旨在生產研究蛋白質間相互作用所需的樣本。
●Prellis Biologics于 2021 年 12 月籌集了 1450 萬美元的 B 系列資金，以支持其開發新型藥物發現平臺。由于該公司的EXIS 3D 生物打印淋巴結能夠打破阻止自身抗體發展的天然細胞故障保險，加快治療研發。
●3D Systems 子公司是一家3D生物打印公司，其目標是開發藥物發現工具。該公司已經推出了一個 h-VIOS 器官芯片平臺，目前正在努力與藥物采用者建立合作伙伴關系。
該設備由 50 nm 的金層組成，通過滴鑄封閉在3D打印外殼內的柔性聚合物上，可以直接包裹在腫瘤周圍。一旦將該設備正確定位，此款可拉伸傳感器在隨著腫瘤的進展而擴大和縮小的同時能夠傳遞相關數據，從而可以為醫生提供一種低成本、可擴展的新方法來評估患者對治療的反應。
△科學家們的“FAST”技術和初步應變結果。圖片來自斯坦福大學。
靶向體內藥物測試
臨床轉化是科學家將實驗室的研究發現應用于實際的疾病或治療的過程，這一過程是十分艱巨的，往往需要通過反復試驗的方法，斯坦福大學的團隊表示，他們已經對每一種用于患者的藥物都進行了數千種抗癌藥物測試�！�
目前，為了評估此類癌癥治療的情況，腫瘤學研究人員開發了一套高通量篩選模型。使用算法以及基因組測試、細胞培養和類器官系統，快速評估幾種藥物對特定類型癌癥的療效。
也就是說，體內模型往往會產生更接近臨床結果的結果，因為用它們進行測試可以比較治療和未治療的腫瘤生長情況，但生物學變異、低分辨率和小樣本量仍然使采用它們既棘手又昂貴。
鑒于“確定治療反應對臨床轉化至關重要”，斯坦福團隊表示，開發一種自動化的監測過程從而收集高分辨率的連續數據集是十分必要的。在他們的論文中，研究者們還指出，這種數據和自動化的進步可能最終解鎖“高通量體內藥物測試”。
△該團隊對患有肺癌的實驗室小鼠的實驗結果。圖片來自斯坦福大學。
一種“快速”的腫瘤傳感方法
為了提高體內腫瘤傳感的功效，斯坦福大學的科學家們提出了一種靈活的自主傳感器，用于測量腫瘤體積回歸或“FAST”技術。該傳感器由層疊在彈性體上的金層制成，旨在與腫瘤一起膨脹或收縮。
當它膨脹或收縮的時候，設備的金層中會出現微裂紋，導致其部分表面彼此失去接觸，并使其電子的應變增加。理論上可以通過定制 PCB 和移動應用程序監控這些變化，初步測試表明，在 0-75% 的應變下，他們的傳感器能夠檢測到分辨率低至 10 微米的尺寸差異。
科學家的傳感工具可以在內部或外部應用，他們評估了其在小鼠體內的功效。該傳感器通過 3D 打印的外殼固定在適當的位置，能夠準確跟蹤腫瘤體積的變化，在這些測試中證明，該傳感器能夠在短短五個小時內識別出不同治療的腫瘤。
每個經濟且易于構建的傳感器都展示了通過電阻變化持續準確地測量腫瘤的能力。因此，該設備的開發人員表示，它現在可以加速和自動化篩查癌癥療法的過程。
△一位使用 Nuclera 3D 生物打印機的科學家。圖片來自 Nuclera。
3D打印的藥物發現潛力
加速藥物發現也成為新興 3D 生物打印技術的主要目標應用之一。
●今年早些時候，初創公司Nuclera籌集了 4250 萬美元，用于推出新的eProtein 藥物發現 3D 生物打印機，該打印機旨在生產研究蛋白質間相互作用所需的樣本。
●Prellis Biologics于 2021 年 12 月籌集了 1450 萬美元的 B 系列資金，以支持其開發新型藥物發現平臺。由于該公司的EXIS 3D 生物打印淋巴結能夠打破阻止自身抗體發展的天然細胞故障保險，加快治療研發。
●3D Systems 子公司是一家3D生物打印公司，其目標是開發藥物發現工具。該公司已經推出了一個 h-VIOS 器官芯片平臺，目前正在努力與藥物采用者建立合作伙伴關系。
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