Lab on a Chip：生物传感器植入体内可有效监测肿瘤动态变化
2015-08-05 MedSci 译 MedSci原创
当你同敌人发生战争时，如果你可以从敌军内部获取正确的情报，则更有希望赢得战争。同癌症作斗争也是如此。若癌症患者体内有一个可植入式生物传感器，它可以时刻关注并传达肿瘤的动态变化，获取肿瘤的相关信息，并反馈机体肿瘤对治疗方案的敏感性和治疗后肿瘤的变化。麻省理工学院研究团队的目标就是研究并设计出这样一个装置，并将研究结果发表在the journal Lab on a Chip杂志上。在现代医疗环境下，为
当你同敌人发生战争时，若你可以从敌军内部获取正确的情报，则更有希望赢得战争。同癌症作斗争也是如此。若癌症患者体内有一个可植入式生物传感器，它可以时刻关注并传达肿瘤的动态变化，获取肿瘤的相关信息，并反馈机体肿瘤对治疗方案的敏感性和治疗后肿瘤的变化。麻省理工学院研究团队的目标就是研究并设计出这样一个装置，并将研究结果发表在the journal Lab on a Chip杂志上。
在现代医疗环境下，为了监测治疗方案对肿瘤的效果，医生尚依赖于核磁共振（MRI）及其他扫描技术的结果和活检组织分析等方式。但既往研究分析表明，这些方法只能提供一种即刻成像，我们无法得知肿瘤出现的动态变化；此外，若实施活组织切片检查，则这种侵入性操作则会大大增加机体的感染风险。
如今，麻省理工学院的研究人员已经研发出一种可植入式的装置，该装置将向医生展现肿瘤在机体中发生的动态变化及一系列数据。这样的装置将会对医生在治疗病人的过程中带来极大的方便，因为医生可以根据装置反馈得出的数据调整治疗方案或改变药物剂量，这样可以减轻病人不必要的副作用和不良反应。
身为研发者之一Michael Cima教授发表了看法：“我们想设计一个装置，这个装置监测肿瘤出现的动态变化，并即刻以化学指标的方式将信息反馈给我们，而不用等待几个月才能通过MRI等发现肿瘤的形态变化。”
生物传感器的生物标志物有PH值和溶氧量。这两者都是反映肿瘤对治疗方案敏感性及化疗药物是否有效等方面有价值的指标。
“很多时候，你可以通过一些化学指标发现肿瘤瘤体的缩小，而不用通过其他成像方式。”Cima教授这样说道。他认为，一些治疗方案会引起机体免疫应答，产生炎症反应，这又会使炎症反应看起来像肿瘤的产生，实际上是在治疗方案有效的表现。
因为肿瘤长期处于缺氧条件下，因此该生物传感器通过测量机体溶氧量，可以帮助医生确定化疗药物的合适剂量。
这种生物传感器简直是小到极致，它能够刚好卡在活检针的尖端。内装10mlMRI常用造影剂和数据传送装置，外包生物相容性塑料外壳，这样就构成了这种生物传感器的整体架构。该装置通过体外转接器供能，体外转接器包含一个小的金属线圈和一个更大的转接器，因此生物传感器得以正常使用为了获取正确的机体的肿瘤数据，转接器发出一系列脉冲信号，传感器对脉冲信号产生‘回应’，电脑转译后产生读数，由此可以得知生物标志物含量的变化。
为了测试这个装置的有效性，研究人员将它植入老鼠体内。实验表明，传感器可以快速、准确地反映出小鼠体内的pH值和氧浓度。
“有成千上万的人因为有植入式电子设备（如心脏起搏器和去纤颤器）得以存活下来，”Cima教授说，“我们正在研究该植入物的制作材料，若选材合适，植入物又那么小，所以对人体应该不会有太大问题。”
研究人员希望该装置可以持久地反映出机体PH值和溶氧量的变化，但是今后要改进的地方还有很多，也需要和其他研究领域的人士合作，争取为癌症患者争取更多的生存时间。且该装置也会给其他领域的研究带来福音，例如，可以用这些来衡量一个池塘或湖泊不同深度的溶解氧或PH值，该装置用于环境监测也是很有好处的。
原始出处：
C. C. Vassiliou et al.Miniaturized, biopsy-implantable chemical sensor with wireless, magnetic resonance readout.Lab on a Chip.9 July 2015
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