Un nuevo dispositivo portátil mide el tamaño cambiante de los tumores bajo la piel

MADRID (EP). Ingenieros de la Universidad de Stanford (Estados Unidos) han creado un pequeño dispositivo autónomo con un sensor elástico y flexible que puede adherirse a la piel para medir el tamaño cambiante de los tumores que se encuentran debajo, según publican en la revista .

El dispositivo no invasivo, que funciona con pilas, es sensible a una centésima de milímetro (10 micrómetros) y puede transmitir los resultados a una aplicación de smartphone de forma inalámbrica y en tiempo real con sólo pulsar un botón.

En términos prácticos, los investigadores afirman que su dispositivo --denominado FAST por sus siglas en inglés de Flexible Autonomous Sensor measuring Tumors"-- representa una forma totalmente nueva, rápida, barata, manos libres y precisa de probar la eficacia de los medicamentos contra el cáncer. A mayor escala, podría conducir a nuevas y prometedoras direcciones en el tratamiento del cáncer.

Cada año, los investigadores prueban miles de posibles medicamentos contra el cáncer en ratones con tumores subcutáneos. Pocos llegan a los pacientes humanos, y el proceso de búsqueda de nuevas terapias es lento porque las tecnologías para medir la regresión tumoral del tratamiento farmacológico tardan semanas en leer una respuesta.

La variación biológica inherente a los tumores, las deficiencias de los métodos de medición existentes y el tamaño relativamente pequeño de las muestras dificultan y hacen más laboriosas las pruebas de detección de fármacos.

"En algunos casos, los tumores en observación deben medirse a mano con calibradores", explica Alex Abramson, primer autor del estudio y reciente postdoctorado en el laboratorio de Zhenan Bao en la Escuela de Ingeniería de Stanford.

El uso de calibradores metálicos en forma de pinza para medir los tejidos blandos no es lo ideal, y los métodos radiológicos no pueden proporcionar el tipo de datos continuos necesarios para la evaluación en tiempo real.

El FAST puede detectar cambios en el volumen del tumor en una escala de tiempo de un minuto, mientras que las mediciones con calibradores y de bioluminiscencia suelen requerir períodos de observación de semanas para leer los cambios en el tamaño del tumor.

El sensor del FAST está compuesto por un polímero flexible y estirable similar a la piel que incluye una capa incrustada de circuitos de oro. Está conectado a una pequeña mochila electrónica diseñada por los antiguos posdoctorales y coautores Yasser Khan y Naoji Matsuhisa.

El dispositivo mide la tensión de la membrana, cuánto se estira o encoge, y transmite esos datos a un smartphone. Con FAST, las posibles terapias relacionadas con la regresión del tamaño del tumor pueden excluirse rápidamente y con seguridad como ineficaces o acelerarse para su estudio, explican.

Los investigadores afirman que el nuevo dispositivo ofrece al menos tres avances significativos. En primer lugar, proporciona una monitorización continua, ya que el sensor está conectado físicamente al ratón y permanece en su sitio durante todo el periodo experimental.

En segundo lugar, el sensor flexible envuelve el tumor y, por tanto, es capaz de medir cambios de forma que son difíciles de discernir con otros métodos.

En tercer lugar, FAST es autónomo y no invasivo. Está conectado a la piel, como una tirita, funciona con pilas y se conecta de forma inalámbrica. El ratón es libre de moverse sin que el dispositivo o los cables le estorben, y los científicos no necesitan manipular activamente a los ratones tras la colocación del sensor. Además, los paquetes FAST son reutilizables, su montaje sólo cuesta unos 60 dólares y se pueden acoplar al ratón en cuestión de minutos.

El avance está en el material electrónico flexible del FAST. Sobre el polímero similar a la piel hay una capa de oro que, cuando se estira, desarrolla pequeñas grietas que cambian la conductividad eléctrica del material. Si se estira el material, aumenta el número de grietas, lo que hace que también aumente la resistencia electrónica del sensor. Cuando el material se contrae, las grietas vuelven a entrar en contacto y la conductividad mejora.

Tanto Abramson como el coautor Naoji Matsuhisa, profesor asociado de la Universidad de Tokio (Japón), caracterizaron cómo esta propagación de grietas y los cambios exponenciales en la conductividad pueden equipararse matemáticamente a los cambios de dimensión y volumen.

Uno de los obstáculos que tuvieron que superar los investigadores fue la preocupación de que el propio sensor pudiera comprometer las mediciones al aplicar una presión indebida al tumor, apretándolo de hecho. Para evitar ese riesgo, adaptaron cuidadosamente las propiedades mecánicas del material flexible a la propia piel para que el sensor fuera tan flexible y flexible como la piel real.

Es un diseño aparentemente sencillo --comenta Abramson--, pero estas ventajas inherentes deberían ser muy interesantes para las comunidades farmacéutica y oncológica. FAST podría agilizar, automatizar y abaratar considerablemente el proceso de detección de terapias contra el cáncer", asegura.