Zunächst einmal: Das ist die Haut von Mäusen. Sie, die Mäuse, tragen den neu entwickelten Sensor, der der Krebsmedikamentenforschung einen Schub geben könnte. Wirkt ein Medikament bei Versuchstieren oder nicht? Wird der Tumor kleiner? Nun soll es möglich sein, diese Fragen viel schneller und einfacher zu beantworten, denn der Sensor liefert seine Daten in Echtzeit.
Forscher verwenden gerne aussagekräftige Namen für ihre Erfindungen, ebenso wie Ingenieure des Georgia Institute of Technology und der Stanford University. „FAST“ nannten sie ihr neues Gerät, was kurz für „Flexible Autonomous Sensor Measuring Tumors“ steht und gleichzeitig natürlich „schnell“ bedeutet. Der Sensor ist laut seinen Entwicklern nicht nur schnell, sondern auch äußerst genau. Das winzige Gerät soll in der Lage sein, Veränderungen in der Größe von Tumoren bis auf einen hundertstel Millimeter genau zu erkennen.
Risse in der Goldschicht
Möglich wurde dies durch eine eingebettete Schicht aus winzigen Goldschaltkreisen auf dem elastischen, hautähnlichen Polymerstreifen. Beim Dehnen des Streifens entstehen kleine Risse im Gold, wodurch sich auch der elektrische Widerstand des Sensors erhöht. Umgekehrt, wenn der Streifen schrumpft, ist das Material um die Risse herum wieder in engerem Kontakt und die Leitfähigkeit verbessert sich. Der Studie zufolge können Änderungen der Leitfähigkeit mathematisch mit Änderungen des Tumorvolumens in Beziehung gesetzt werden.
Eine Hürde, die die Forscher zu überwinden hatten, war nach Angaben der Forscher die Befürchtung, dass der Sensor selbst die Messungen stören könnte, weil er Druck auf den Tumor ausüben und ihn sozusagen zusammendrücken könnte. Um dieses Risiko zu vermeiden, wurden die mechanischen Eigenschaften des flexiblen Materials sorgfältig abgestimmt, wodurch der Sensor so flexibel und biegsam wie echte Haut wird.
Der Sensorstreifen wird dann wiederum mit einem kleinen batteriebetriebenen elektronischen „Rucksack“ verbunden, einer Sendeeinheit, die die Daten an ein Smartphone weiterleitet. Laut den Forschern bietet ihre Erfindung mehrere bedeutende Fortschritte. Bisher war das Tumor-Tracking bei Mäusen sehr kompliziert und zeitaufwändig, hauptsächlich aufgrund der biologischen Unterschiede zwischen den Tumoren und der Unzulänglichkeit der Messmethoden. „Teilweise müssen die zu untersuchenden Tumore von Hand mit einer Pinzette vermessen werden“, sagt Alex Abramson, Erstautor der Studie. Auch radiologische Messverfahren konnten nicht durchgehend eingesetzt werden, sodass eine Echtzeitüberwachung ausgeschlossen ist.
Schnellere und günstigere Projektion?
Mit “FAST” soll alles besser werden. Laut seinen Entwicklern bietet das System mehrere bedeutende Fortschritte. Erstens ermöglicht es eine kontinuierliche Verfolgung, da der Sensor physisch an der Maus befestigt ist und während des gesamten Testzeitraums an Ort und Stelle bleibt. Zweitens ist der Sensor in der Lage, Formänderungen zu messen, die mit anderen Methoden nur schwer zu erkennen wären. Drittens ist das System in sich geschlossen und nicht-invasiv, haftet wie ein Pflaster auf der Haut, wird mit Batterien betrieben und verbindet sich drahtlos, sodass sich damit ausgestattete Mäuse frei bewegen können. Schließlich sind FAST-Packs wiederverwendbar, kosten nur etwa 60 US-Dollar und können in wenigen Minuten an der Maus angebracht werden.
Das Sensordesign sieht sehr einfach aus, sagt Studienleiter Alex Abramson, aber seine „Vorteile sollten für die pharmazeutische und onkologische Gemeinschaft von großem Interesse sein. FAST könnte den Prozess des Screenings von Krebstherapien erheblich beschleunigen, automatisieren und die Kosten senken“.