Implantierbarer biosensor könnte den fortschritt der krebstherapie überwachen


Implantierbarer biosensor könnte den fortschritt der krebstherapie überwachen

Sie stehen eine bessere Chance, einen Krieg zu gewinnen, wenn Sie gute Intelligenz haben, die Sie von hinter feindlichen Linien informiert hält. Das gilt auch für den Kampf gegen Krebs. Hier wäre ein unschätzbares Werkzeug ein implantierbarer Biosensor, der aktuelle Informationen über den aktuellen Zustand eines Tumors sendet und wie er auf die Behandlung reagiert.

Der Sensor passt in die Spitze einer Biopsienadel.

Bildnachweis: C. C. Vassiliou et al./MIT

Dies ist das Ziel eines Teams vom MIT in Cambridge, MA, das ein solches Gerät entwickelt und in der Zeitschrift besprochen hat Labor auf einem Chip .

Um die Reaktion eines Krebs auf die Behandlung zu überwachen, beruhen die Ärzte derzeit auf den Ergebnissen der Magnetresonanztomographie (MRT) und anderer Scanning-Technologien sowie der Gewebeanalyse von Biopsien.

Aber diese Methoden können nur einen Schnappschuss anbieten, der bereits bei der Analyse der Ergebnisse ist. Auch im Falle von Biopsien gibt es eine Grenze, wie oft können Sie in den Körper mit einem riskanten Verfahren eindringen, um eine Probe zu nehmen.

Jetzt haben Forscher von MITs Koch-Institut für Integrative Krebsforschung ein implantierbares Gerät entwickelt, das verspricht, Messungen über den Zustand eines Tumors zu liefern, wie es geschieht. Ein solches Gerät würde Ärzten eine Chance geben, die Therapiedosierung zu ändern und möglicherweise unnötige Nebenwirkungen zu reduzieren.

Einer der Entwickler, Michael Cima, ein Professor für Ingenieurwissenschaften und Senior Autor der Studie, sagt:

"Wir wollten ein Gerät machen, das uns ein chemisches Signal über das Geschehen im Tumor geben würde. Anstatt Monate zu warten, um zu sehen, ob der Tumor schrumpft, könntest du frühzeitig lesen, ob du in die richtige Richtung gehst."

Biosensor überwacht pH-Wert und gelösten Sauerstoff

Der Biosensor arbeitet durch die Überwachung von zwei Biomarkern: pH-Wert (ein Maß an Säure) und gelöstem Sauerstoff. Dies sind wertvolle Indikatoren dafür, wie gut der Tumor auf die Behandlung reagiert. Wenn die Chemotherapie beginnt zu wirken, wird das Tumorgewebe saurer.

"Viele Male können Sie die Antwort chemisch sehen, bevor Sie sehen, dass ein Tumor tatsächlich schrumpft", sagt Prof. Cima. In der Tat, erklärt er, können einige Therapien sogar eine Immunantwort auslösen, die eine Entzündung verursacht, die wiederum kann es aussehen wie der Tumor wächst, wenn in der Tat die Therapie wirksam wird.

Durch die Messung von gelöstem Sauerstoff hilft der Biosensor den Ärzten, die geeignete Dosis für die Behandlung zu bestimmen, da Tumore bei niedrigen Sauerstoff- (hypoxischen) Bedingungen gedeihen.

Der kleine Biosensor ist so klein, dass er in die Spitze einer Biopsienadel passt. Es besteht aus einer biokompatiblen Kunststoffschale, die 10 ml chemische Kontrastmittel enthält, die typischerweise in MRT-Scans verwendet werden, und einige Elektronik zum Senden von Messungen an ein externes Gerät.

Die Stromversorgung des Gerätes beruht auf dem externen Leser. Es gibt eine kleine Metallspule im Gerät und eine größere im Leser. Ein elektrischer Strom magnetisiert die Spule im Leser, die durch einen Prozeß, der gegenseitige Induktivität genannt wird, eine Spannung in der Spule des Sensors aufbaut, wenn er sich in der Nähe befindet.

Um einen Messwert zu erhalten, sendet der Leser eine Reihe von Impulsen aus, die den Sensor dazu veranlassen, sich mit Signalen zurückzurufen, die von einem an den Leser angeschlossenen Computer interpretiert werden. Der Computer verwandelt die Signale vom Sensor in Messwerte, die Veränderungen in den Ebenen der Biomarker offenbaren.

Tests zeigten, dass der Biosensor schnell, genau und zuverlässig ist

Um das Gerät zu testen, hat das Team es in Ratten implantiert. Die Tests zeigten, dass die Sensoren schnelle, genaue und zuverlässige Signale über pH- und Sauerstoffkonzentration im Gewebe senden konnten.

Das Team will nun sehen, wie gut der Sensor Änderungen im pH-Wert über längere Zeiträume misst. "Ich möchte diese Sonden schieben, damit wir sie nutzen können, um die Tumorreaktion zu überwachen", sagt Prof. Cima. "Wir haben ein bisschen davon gemacht Diese Experimente, aber wir müssen das wirklich robust machen."

Er sieht vor, dass die Sensoren für die Gesundheit der Patienten über viele Jahre hinweg überwacht werden.

"Es gibt Tausende von Menschen, die heute lebendig sind, weil sie implantierbare Elektronik haben, wie Herzschrittmacher und Defibrillatoren", bemerkt Prof. Cima. "Wir machen diese Sensoren aus Materialien, die sich in dieser Art von Langzeitimplantaten befinden Sie sind so klein, ich glaube nicht, dass es ein Problem geben wird."

Während die Krebsbehandlung im Mittelpunkt ihrer Arbeit steht, sehen die Forscher auch andere Verwendungen für den Biosensor und möchten mit Forschern in anderen Bereichen wie Umweltwissenschaften arbeiten, wie Prof. Cima erklärt:

Zum Beispiel könnten Sie diese verwenden, um gelösten Sauerstoff oder pH-Wert von vielen verschiedenen Standorten über einen Teich oder einen See zu messen. Ich freue mich über die Verwendung dieser Sensoren, um große Daten zur Umweltüberwachung zu bringen."

Im Oktober 2014, Medical-Diag.com Gelernt, wie eine andere Gruppe von Wissenschaftlern an einem "Labor auf einem Chip" arbeitet, das Lungenkrebs viel früher zu erkennen versagt, als es derzeit nur mit einem kleinen Tropfen Blut des Patienten möglich ist. Dies wäre eine große Verbesserung gegenüber der gegenwärtigen Methode der Lungenkrebs-Diagnose, die eine invasive Biopsie erfordert, die nur wirksam ist, nachdem Tumoren größer als 3 cm sind und bereits begonnen haben, sich zu verbreiten.

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