Cerotto intelligente: frontiera hi-tech per la ricerca degli antitumorali

CEROTTO INTELLIGENTE: COS’È?

Studi recenti hanno portato all’ideazione di un cerotto intelligente in grado di percepire variazioni nelle dimensioni dei tumori dell’ordine del centesimo di millimetro. Inoltre, questo formidabile device può registrare la crescita di una massa tumorale 24 ore al giorno e sette giorni su sette, a differenza delle comuni tecniche diagnostiche. Durante la sperimentazione di un nuovo farmaco per quei tumori senza cura, infatti, prima che si possa arrivare agli stages clinici, i ricercatori si affidano ad una serie di modelli di screening in vitro implementati da algoritmi computazionali, test di genomica, colture cellulari e sistemi organoidi (aggregati di cellule che assumono una conformazione tridimensionale). Questi stratagemmi servono per valutare l’efficacia di un farmaco in modo rapido e poco costoso. Tuttavia, i modelli computazionali ed in vitro non forniscono sempre risultati conformi a ciò che accade nell’organismo per cui il secondo step prevede l’avvalersi di modelli animali in vivo, generalmente topolini. Tale metodo prevede il confronto della variazione del volume del tumore tra gruppi definiti di “controllo” e quelli che hanno subito il trattamento. Tuttavia, questi studi comparativi possono essere complicati dagli errori prodotti simultaneamente dalle variazioni biologiche intrinseche, dalla bassa precisione degli strumenti di misura e dalle dimensioni limitate dei campioni. Tuttavia, proprio il cerotto intelligente potrebbe contribuire ad arginare questi ostacoli.

CEROTTO INTELLIGENTE: COME FUNZIONA?

Il sensore di questo “cerotto intelligente per tumori” registra la variazione del volume tumorale ogni 5 minuti ed è in grado di generare prontamente una serie di dati per determinare la risposta farmacodinamica di un determinato farmaco entro poche ore dall’inizio della terapia. Questa tecnologia è denominata FAST, acronimo di Flexible Autonomous Sensors measuring Tumor volume regression (Sensori autonomi flessibili che misurano la regressione del volume del tumore).

Il sensore FAST è stato realizzato depositando uno strato di 50 nm di oro metallico su uno strato polimerico di stirene-etilene-butilene-stirene (SEBS). Dopo aver “avvolto” un tumore, questo sensore flessibile ed estensibile può facilmente espandersi o restringersi adattandosi alle dimensioni del tumore stesso. Quando il sensore si allunga a causa della crescita del tumore, lo strato d’oro conduttore forma delle micro-fessure che determinano una variazione esponenziale della resistenza elettrica in risposta alla deformazione applicata ed un’elevata risoluzione di misurazione della lunghezza di 10 μm. In particolare, questo sensore non solo può tollerare grandi deformazioni meccaniche fino al 200%, ma recupera anche la sua conduttività originale quando viene rilassato a una deformazione inferiore. Il sensore FAST, inoltre, può essere integrato con circuiti elettrici ed applicazioni per cellulari per visualizzare i dati in tempo reale e quelli passati, e l’intero dispositivo può essere alimentato da batterie. I ricercatori hanno convalidato l’alta precisione e l’accuratezza del sensore utilizzando resistenze note, e gli errori di misura sono stati determinati in appena l’1-2%. Inoltre, il team ha creato un alloggiamento estensibile per FAST utilizzando la stampa 3D per garantire che il sensore funzioni in modo robusto anche quando il dispositivo è attaccato alla pelle di topi in movimento.

QUALI SONO I VANTAGGI DEL “CEROTTO ONCOLOGICO”?

Il cerotto hi-tech per tumori permetterà di testare l’efficacia dei farmaci antitumorali in tempo reale, molto più velocemente rispetto a quanto avviene. Inoltre, esso risulta molto più affidabile, consentendo quindi a quelli più promettenti di arrivare prima possibile ai pazienti umani, asseriscono i ricercatori dell’università di Stanford, autori della ricerca. Il nuovo dispositivo, infatti, è del tutto non invasivo, alimentato a batteria e può “comunicare” i risultati ottenuti direttamente ad una applicazione per smartphone. Il nuovo cerotto oncologico sembra offrire tre vantaggi da non sottovalutare: la possibilità di eseguire un monitoraggio costante, rimanendo sempre in contatto con la pelle del topo, la capacità di avvolgere il tumore senza comprimerlo, e quindi misurare cambiamenti di forma difficili da distinguere con altri metodi, ed infine il fatto di essere autonomo e non invasivo.

L’unica “limitazione”, se così può essere definita, riguarda il fatto di essere stato progettato specificamente per studi preclinici di screening dei farmaci e qualsiasi “sforzo” per trasporre il sensore all’uomo incontra la barriera dell’impatto chirurgico associato al posizionamento del sensore in una determinata posizione del corpo, dove il tumore è localizzato. A prescindere da ciò, la capacità di questo sensore di registrare in modo continuo, autonomo ed accurato la regressione della massa tumorale suggerisce che questo metodo potrebbe sostituire le attuali tecniche di misurazione della regressione dei tumori usate in vivo, aprendo nuove strade per lo screening di nuovi farmaci, comportando un alto rendimento per la ricerca di base sul cancro.