使用可饮用电子传感器跟踪癌细胞的发育

由于EPFL研究人员提出了一种非正统的方法，患者可能很快就能通过饮用含有数百万伪装成细菌的微型电子传感器的解决方案来追踪他们的疾病。

想象一下，能够实时跟踪病变细胞的发展，只需让患者喝一杯含有数百万个微小电子生物传感器的水即可。一旦摄取了微观传感器，它们将移动到患者体内的患病组织并通过遥测发送连续的诊断数据流。

这是EPFL综合系统实验室(工程/计算机和通信科学学院)的Sandro Carrara和伦敦帝国理工学院的Pantelis Georgiou的雄心勃勃的目标。由于集成电路的纳米加工工艺的进步，这种技术现在似乎成为可能。伯克利研究人员在2013年讨论了类似的概念，他们建议将CMOS电路洒入人体皮层以监测神经活动。

在EPFL，研究人员打算将身体灰尘用于更一般的目的。他们已经展示了理论上如何创建每侧约10μm的CMOS立方体。他们在IEEE BioCAS会议上介绍了这些发现。该概念的理论可行性也已在arXiv的预印本中进行了讨论。

科学家希望彻底改变诊断方法，让医生更好地了解癌症等疾病。“今天，医生给癌症患者提供药物并等待肿瘤细胞是否消失。但对于细胞如何应对特定治疗的持续反馈将具有前所未有的价值，”卡拉拉说。

微观传感器将是立方体形状并且在其表面上具有三个互补电极。在患者吞咽它们之后，它们将通过内吞作用的自然过程穿过肠壁。但只有当患者的身体认为传感器是细菌或红细胞时，才会发生这一过程。因此，科学家们计划用特殊涂层覆盖传感器，并将每侧的缩小至10μm。一旦传感器进入血流，它们将行进到受影响的区域并使用诸如抗体的靶向配体附着到患病细胞。从那里他们可以追踪疾病的进展。

这些传感器就像间谍一样，提供有关癌细胞新陈代谢的信息，或者提供给药的局部浓度。“传感器表面上的电极能够识别它们接触到的正确蛋白质或药物分子，因为每种类型的分子都会以不同的方式改变电流，”卡拉拉说。将使用无线能量传输系统收集数据。“在患者体外产生电磁场或超声波，为传感器充电并收集数据。传感器不含电池，”Carrara补充道。

充实他们的想法，科学家们从文献中具体的例子，例如提请葡萄糖传感器的10μm左右使用CMOS电路，并具有直径为仅有2.5微米的简单葡萄糖传感器。此外，2016年已经成功地在老鼠身上测试了一个覆盖有生物相容性环氧树脂的10毫米遥测诊断设备。然而，该研究团队仍然需要克服相当大的障碍。首先，科学家们必须将传感器的每侧缩小到10微米以下，这样它们的大小与红细胞大致相同。然后他们必须证明他们的技术和充电系统的可行性。

这些微小的传感器会有任何副作用吗?现在，现在说还为时过早。科学家认为，传感器可以很容易地从患者体内消除，无论是肿瘤本身被移除，还是如果事实证明没有患病组织，那么通过患者的尿液或粪便。