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若能在腫瘤位置安裝監視器,就能在需要時觀察它的變化。

若能在腫瘤位置安裝監視器,就能在需要時觀察它的變化。Credit: Julien.Belli@Flickr CC BY 2.0

監測腫瘤變化

癌症腫瘤治療後,到底有沒有效?這是患者和家屬急切關心的問題,在抗癌的過程中,一點一滴的治療成效變化,都關係著下一步的用藥和治療對策。然而,現今觀察癌症腫瘤狀況的方法,大多是仰賴醫學影像作為判斷依據,像是「核磁共振」(MRI)影像技術,用來量測腫瘤的大小、形狀;另外就是「組織切片」提供的病理檢驗,或者其他各類像是血液檢驗等的生理指標。這些方法提供的資訊有限,怎麼說呢?報告呈現的就是當下,也就是做檢驗當天的結果,若以時間軸來看的話,就只有單一時間點的資訊,所以患者可能需要多次的檢驗,才能呈現出像是曲線一樣的結果趨勢;然而,每次都需要核磁共振或者侵入式的腫瘤切片採集,以取得相關資料,相當耗時和花費資源。

這就好像氣象局在量測天氣變化的數據一樣,如果能夠在深山或者不易到達的位置,架設24小時連線的觀測站,就能在需要的時候,隨時讀取天氣變化數據。同樣的道理,有沒有可能隨時觀察癌症腫瘤的變化?

植入物感測器

美國「麻州理工學院」(MIT)的「寇克綜合癌症研究所」(Koch Institute for Integrative Cancer Research)開發一個超小、圓柱狀的生物化學感測器(點這裡看圖片),可以裝進腫瘤取樣的針頭內,醫師可以在第一次做腫瘤取樣時,將這個感測器植入患者的腫瘤部位。它可以將腫瘤部位的生物指標數據以無線的方式傳送出來,包含酸鹼值(pH)和溶氧量(dissolved oxygen),送到外部的讀取器,透過和組織內感測器之間非常微弱的「磁振耦合」來讀取資料,醫師即能藉由這兩個數據來調整治療劑量或改變對策。

腫瘤環境數據

腫瘤部位酸鹼值的變化,反應腫瘤組織在化療效應下的結果,如果化療藥物成功攻擊腫瘤,酸鹼值或偏酸性呈現。而腫瘤組織喜好存在「低氧量」(hypoxic)的環境,所以越是含氧量越低的環境,越需要更高的劑量來治療。這個感測器的設計,使用生物相容性的塑膠材料,內裝有10微升(µl)的化學物質,該物質是目前用在「核磁共振」(nuclear magnetic resonance)的造影劑(contrast agent),拿來做化學感應之用;另外內建有非常小的金屬線圈以及電路,可擷取核磁共振分析所需的資料。而讀取資料的外部讀取器,也內含金屬線圈,通電後會產生磁場,當線圈靠近體內感測器,使其產生電壓,這個過程稱作「互感」(mutual inductance),換言之,當一線圈中的電流發生變化時,在臨近的另一線圈中也會產生感應電動勢。讀取器發出一系列的脈衝,而感測器則會跟著反應,這往返間的訊號差異,可隨著時間推移持續記錄,經過分析後即能反映出相關的生物指標資訊。

免用核磁共振掃描

事實上在四年前,這個研究團隊已經開發過類似的產品,但當時的設計,需要搭配核磁共振掃描來讀取資料,但是這種設備非常昂貴,資源不易取得。目前這個設計,研究員已經在實驗用老鼠身上和體外腫瘤做過長達25天的訊號監控。就這樣的設計考量看來,生醫產品的設計,在功能達到之後,將朝向使用上簡單化來發展,如此,才能利於未來臨床的應用。

文章參考:MIT News
圖片來源:Julien.Belli@Flickr  CC BY 2.0
原文參考:Lab on a Chip


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。