中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2018

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2018年 9月26日-28日 | 上海世博展览馆

监控癌症:一种基于无线传输技术的生化传感器

2018-01-22

研究人员正在开发一种微小的生物化学传感器,可在初始活检过程中植入癌性组织。该传感器将有关生物标志物的信息无线发送到外部“读取器”设备,使医生能够更好地监控患者的进程,调整剂量或相应地切换疗法。

 

据最新数据统计,目前在全世界每年因癌症死亡的人数近800万,在这场没有硝烟的战场上,全球的医生们已经拥有了许多威力强大的治疗武器,其中就包括了各类形式的化疗和放疗。然而,他们却缺少一种有效可靠的手段来获取特定治疗后的实时评估数据。

磁共振成像和其他扫描技术可以直观的显示出肿瘤的大小情况,而当医生需要了解关于治疗效果的详细信息则需要依靠基于病理学的活检组织检查。然而这些方法也仅仅提供肿瘤的快照,并且活检的侵入性质使这种方式具有一定的危险性。

 

一种基于无线传输技术的生物化学传感器

美国麻省理工学院综合癌症研究所的研究人员正在通过开发一种微小的生物化学传感器来弥补传统检查办法的缺陷,这种传感器可以在最初的活检过程中植入癌组织。然后,传感器将有关指示生物标志物的数据通过无线方式发送到外部“读取器”设备,从而使医生能够更好地监控患者的进程,调整剂量或相应地切换治疗。使癌症治疗更有针对性,更精确的提高疗效,同时减少患者避免严重的副作用。

该研究团队表示,他们的目标是设计一个能为医生提供肿瘤发生的化学信号装置,而不是需要等待好几个月来观察肿瘤是否缩小,这样有医生就可以尽早的观察术后的康复效果,以便及时调整治疗方案。

 

 

不再需要MRI?

研究小组开发的这款传感器提供了与肿瘤对治疗的反应相关的两个实时生物标志物的数据:pH和溶解氧。当癌细胞受到化疗药物的作用时,其癌症细胞本身pH会变得更加偏酸性。所以在患者接受癌症治疗以后,肿瘤会逐渐缩小,进而通过pH值的变化就可以直观的观测出来,而某些疗法会引发人体免疫系统反应,即使治疗有效,炎症也会使肿瘤出现增长,同样也可以被传感器监测出来。

与此同时,氧气水平可以帮助医生评估采用什么样的适当剂量对患者进行治疗,譬如辐射,因为肿瘤主要存在在低氧(缺氧)条件下,所以越是缺氧,需要的辐射治疗就越多,随着时间的推移,这些传感器可以让医生看到肿瘤中的缺氧情况是如何变化的,以便相应地调整辐射剂量。

该传感器的外壳由生物相容性塑料制成,并且体积足够小以适合活检针的尖端。它包含通常用于磁共振成像(MRI)的10微升化学造影剂和与外部读取器装置通信的板载电路。

关于驱动电源的问题,传感器内部有一个金属线圈,传感器本身有一个非常小的线圈。一个电流使传感器内的线圈磁化,当两个线圈靠在一起时,磁场在传感器的线圈中产生一个电压: 称为互感电压。监测时通过外部设备向植入体发出一系列脉冲,传感器就能够发出反馈信息,接着医生就能通过外部计算机接收这些信号,读取靶向生物标志物的变化数据。

 

拓展应用...

虽然这些传感器的主要应用是癌症治疗,但运用传感器可以快速,可靠,准确地检测组织中的pH值和氧浓度的特性,也能与环境科学等其他领域项目进行合作。例如,可使用这些来测量池塘或湖泊不同地点的溶解氧或pH值,运用这些传感器能够将环境监测带来的大数据信息收集起来,为改善环境制定有效方案。

来源:CIMD