FAST.. جهاز جديد يقيس نتائج علاج السرطان
طوَّر مهندسو جامعة ستانفورد جهازًا مدمجًا ومستقلًا مزودًا بمستشعر مرن وقابل للتمدد لتقييم الحجم المتغير للأورام تحت الجلد، وهو جهاز FAST الذي يقيس نتائج علاج السرطان.
ويمكن للجهاز الذي يعمل بالبطارية وغير الغازية إرسال النتائج لاسلكيًا إلى تطبيق هاتف ذكي في الوقت الفعلي وهو حساس لمائة من المليمتر (10 ميكرومتر).
ويدعي الباحثون أن جهاز FAST الخاص بهم، والذي يرمز إلى “حساس مستقل مرن يقيس الأورام”، هو طريقة جديدة تمامًا وسريعة وبأسعار معقولة.
وقال العلماء إن الجهاز سيعمل دون استخدام اليدين، وإنه يعطي نتائج دقيقة لتقييم فعالية أدوية السرطان.
وقد يمهد الطريق لاتجاهات جديدة ومثيرة في علاج السرطان على نطاق أوسع.
ونُشرت نتائج الباحثين مؤخرًا في مجلة Science Advances .
يستخدم الباحثون الفئران المصابة بأورام تحت الجلد لاختبار الآلاف من أدوية السرطان المحتملة كل عام.
ولا تظهر هذه الأورام إلا عند قلة قليلة من البشر.
وتستغرق عملية تطوير عقاقير جديدة وقتًا طويلاً لأن أدوات تقييم انحدار الورم بعد العلاج الدوائي تستغرق أسابيع لقراءة الاستجابة.
إن الاختلاف البيولوجي المتأصل في الأورام، وأوجه القصور في تقنيات القياس المتاحة، وأحجام العينات المحدودة نسبيًا، تجعل فحص الأدوية أمرًا صعبًا ويتطلب عمالة مكثفة.
يقول أليكس أبرامسون، المؤلف الأول للدراسة: “في بعض الحالات، يجب قياس الأورام الخاضعة للمراقبة يدويًا باستخدام الفرجار”.
إن استخدام الفرجار المعدني الشبيه بالكماشة لقياس الأنسجة الرخوة ليس مثاليًا، ولا يمكن للنهج الإشعاعي تقديم نوع البيانات المستمرة اللازمة للتقييم في الوقت الفعلي.
ويمكن أن يكتشف FAST التغيرات في حجم الورم على مقياس الوقت الدقيق، بينما تتطلب قياسات الفرجار والتلألؤ البيولوجي فترات مراقبة طويلة لأسابيع لقراءة التغييرات في حجم الورم.
قوة الذهب لتحديد نتائج علاج السرطان
يتكون مستشعر FAST من بوليمر مرن وقابل للمط شبيه بالجلد يتضمن طبقة مضمنة من دوائر الذهب.
يتصل هذا المستشعر بحقيبة ظهر إلكترونية صغيرة صممها باحثان سابقان لما بعد الدكتوراة ومؤلفان مشاركان ياسر خان وناوجي ماتسوهيسا.
يقيس الجهاز الضغط على الغشاء – إلى أي مدى يمتد أو يتقلص – وينقل هذه البيانات إلى الهاتف الذكي.
وباستخدام حقيبة الظهر FAST، يمكن استبعاد العلاجات المحتملة المرتبطة بانحدار حجم الورم بسرعة وثقة باعتبارها غير فعالة أو سريعة التتبع لمزيد من الدراسة.
استنادًا إلى الدراسات التي أجريت على الفئران، يقول الباحثون إن الجهاز الجديد يقدم ثلاثة تطورات مهمة على الأقل.
أولاً، يوفر مراقبة مستمرة، حيث أن المستشعر متصل فعليًا بالماوس ويظل في مكانه طوال فترة التجربة بأكملها.
ثانيًا، يحجب المستشعر المرن الورم ، وبالتالي فهو قادر على قياس تغيرات الشكل التي يصعب تمييزها بطرق أخرى.
ثالثًا، حقيبة FAST مستقلة وغير جراحية. وهي متصلة بالجلد – على عكس الضمادة اللاصقة – تعمل بالبطارية ومتصلة لاسلكيًا.
الماوس حر في التحرك دون أن يثقله الجهاز أو الأسلاك، ولا يحتاج العلماء إلى التعامل بنشاط مع الفئران بعد وضع المستشعر.
حزم FAST قابلة لإعادة الاستخدام أيضًا، وتكلف 60 دولارًا فقط أو نحو ذلك لتجميعها، ويمكن توصيلها بالماوس في دقائق.
الاختراق في المواد الإلكترونية المرنة لـ FAST
يضم الجهاز طبقة من الذهب مطلية فوق البوليمر الشبيه بالجلد، وعند شدها تتسبب في حدوث شقوق صغيرة تغير الموصلية الكهربائية للمادة.
تمدد المادة ويزداد عدد التشققات ، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة الإلكترونية في المستشعر أيضًا. عندما تتقلص المواد ، تعود الشقوق إلى التلامس وتتحسن الموصلية.
وصف كل من أبرامسون والمؤلف المشارك ماتسوهيسا، الأستاذ المشارك في جامعة طوكيو، كيف يمكن مساواة انتشار الشقوق والتغيرات الأسية في الموصلية رياضيًا بالتغيرات في الأبعاد والحجم.
كانت إحدى العقبات التي كان على الباحثين التغلب عليها هي القلق من أن المستشعر نفسه قد يضر بالقياسات من خلال الضغط غير المبرر على الورم، والضغط عليه بشكل فعال.
للتغلب على هذا الخطر، قاموا بمطابقة الخصائص الميكانيكية للمادة المرنة بعناية مع الجلد نفسه لجعل المستشعر مرنًا ومرنًا مثل الجلد الحقيقي.
يقول أبرامسون: “إنه تصميم بسيط مخادع، لكن هذه المزايا المتأصلة يجب أن تكون مثيرة جدًا للاهتمام للمجتمعات الصيدلانية والأورام”.
ويمكن لـ FAST تسريع عملية فحص علاجات السرطان وأتمتتها وخفضها بشكل كبير.
