Les ingénieurs de l'Université de Stanford ont créé un petit appareil autonome avec un capteur extensible et flexible qui peut être collé à la peau pour mesurer la taille changeante des tumeurs en dessous. L'appareil non invasif fonctionnant sur batterie est sensible au centième de millimètre (10 micromètres) et peut transmettre les résultats à une application pour smartphone sans fil en temps réel en appuyant sur un bouton.

Concrètement, selon les chercheurs, leur appareil, baptisé FAST pour "Flexible Autonomous Sensor Measuring Tumours", représente une manière entièrement nouvelle, rapide, peu coûteuse, mains libres et précise de tester l'efficacité des médicaments anticancéreux. À plus grande échelle, cela pourrait conduire à de nouvelles orientations prometteuses dans le traitement du cancer. FAST est détaillé dans un article publié le 16 septembre dans Science Advances.

Chaque année, des chercheurs testent des milliers de médicaments anticancéreux potentiels sur des souris atteintes de tumeurs sous-cutanées. Peu d'entre eux parviennent aux patients humains, et le processus de recherche de nouvelles thérapies est lent car les technologies de mesure de la régression tumorale à partir d'un traitement médicamenteux mettent des semaines à lire une réponse. La variation biologique inhérente des tumeurs, les lacunes des approches de mesure existantes et la taille relativement petite des échantillons rendent les dépistages de médicaments difficiles et à forte intensité de main-d'œuvre.

"Dans certains cas, les tumeurs sous observation doivent être mesurées à la main avec des pieds à coulisse", explique Alex Abramson, premier auteur de l'étude et récent post-doctorant dans le laboratoire de Zhenan Bao, le K.K. Professeur Lee en génie chimique à la Stanford School of Engineering.

L'utilisation d'étriers métalliques en forme de pinces pour mesurer les tissus mous n'est pas idéale, et les approches radiologiques ne peuvent pas fournir le type de données continues nécessaires à une évaluation en temps réel. FAST peut détecter les changements de volume de la tumeur à l'échelle de la minute, tandis que les mesures d'épaisseur et de bioluminescence nécessitent souvent des périodes d'observation de plusieurs semaines pour lire les changements de taille de la tumeur.

Le pouvoir de l'or

Le capteur de FAST est composé d'un polymère souple et extensible semblable à une peau qui comprend une couche intégrée de circuits en or. Ce capteur est relié à un petit sac à dos électronique conçu par les anciens post-doctorants et co-auteurs Yasser Khan et Naoji Matsuhisa. L'appareil mesure la pression exercée sur la membrane - combien elle s'étire ou se rétrécit - et transmet ces données à un smartphone. À l'aide du sac à dos FAST, les thérapies potentielles liées à la régression de la taille de la tumeur peuvent être rapidement et en toute confiance exclues comme inefficaces ou accélérées pour une étude plus approfondie.

Sur la base d'études sur des souris, les chercheurs affirment que le nouvel appareil offre au moins trois avancées significatives. Tout d'abord, il assure une surveillance continue, car le capteur est physiquement connecté à la souris et reste en place pendant toute la période expérimentale. Deuxièmement, le capteur flexible enveloppe la tumeur et est donc capable de mesurer des changements de forme difficiles à discerner avec d'autres méthodes. Troisièmement, FAST est à la fois autonome et non invasif. Il est connecté à la peau - un peu comme un pansement adhésif - alimenté par batterie et connecté sans fil. La souris est libre de se déplacer sans être gênée par l'appareil ou les fils, et les scientifiques n'ont pas besoin de manipuler activement les souris après le placement du capteur. Les packs FAST sont également réutilisables, ne coûtent qu'environ 60 $ à assembler et peuvent être attachés à la souris en quelques minutes.

La percée réside dans le matériel électronique flexible de FAST. Au-dessus du polymère ressemblant à une peau se trouve une couche d'or qui, lorsqu'elle est étirée, développe de petites fissures qui modifient la conductivité électrique du matériau. Étirez le matériau et le nombre de fissures augmente, ce qui entraîne également une augmentation de la résistance électronique dans le capteur. Lorsque le matériau se contracte, les fissures reviennent en contact et la conductivité s'améliore.

Abramson et le co-auteur Matsuhisa, professeur agrégé à l'Université de Tokyo, ont expliqué comment ces propagations de fissures et ces changements exponentiels de conductivité peuvent être mathématiquement assimilés à des changements de dimension et de volume.

Un obstacle que les chercheurs ont dû surmonter était la crainte que le capteur lui-même ne compromette les mesures en appliquant une pression excessive sur la tumeur, la serrant efficacement. Pour contourner ce risque, ils ont soigneusement adapté les propriétés mécaniques du matériau flexible à la peau elle-même pour rendre le capteur aussi souple et souple qu'une vraie peau.

"Il s'agit d'une conception d'une simplicité trompeuse", déclare Abramson, "mais ces avantages inhérents devraient être très intéressants pour les communautés pharmaceutiques et oncologiques. FAST pourrait considérablement accélérer, automatiser et réduire le coût du processus de dépistage des thérapies contre le cancer." + Explorer plus loin

Un nouvel appareil portable mesure la taille changeante des tumeurs sous la peau