有些肿瘤长在皮肤表面以下，由于各种医学原因，医生在发现后不会将其切除。这类肿瘤通常采用药物和/或放射治疗。在这种情况下，临床医生必须定期监测肿瘤的大小，以确定治疗是否有效。为此，病人必须到医院进行核磁共振成像等检查，以确定肿瘤的大小。
针对这类癌症治疗中实时监测肿瘤进展的需求，台湾国立清华大学宋信文（Hsing-Wen Sung）教授团队研究引入了一种创新的可穿戴平台。该平台采用嵌入氧化铪纳米颗粒（HfO2 NP）的热塑性聚氨酯（TPU）薄膜，以促进实时动态跟踪肿瘤生长和消退。相关论文发表在《ACS Nano》杂志上。
在这项新研究中，研究人员发现了一种更简单的测量方法--贴上皮肤贴片，利用智能手机上运行的软件持续监测肿瘤的大小。
合成的HfO2NPs能通过超声波照射有效消除癌细胞。TPU-HfO2膜作为介电弹性体（DE）应变传感器，能响应肿瘤体积的变化而发生比例变形，从而影响其电阻抗。这种独特的行为使DE应变传感器能够连续准确地监测肿瘤体积的变化，确定开始HfO2 NP治疗的最佳时机，优化剂量，并评估治疗效果。
DE应变传感器的制备和工作机制
研究小组将他们的皮肤贴片称为弹力贴，因为它可以适应肿瘤的特性。它由柔软的弹性塑料制成，一面带有粘合剂。为了充当监测设备，塑料中注入了铪，一种由银和氧混合而成的金属。
生成的金属在与塑料混合前被制成 100 纳米的纳米颗粒。当贴片贴在肿瘤位置的皮肤上时，纳米粒子的排列及其电特性的变化会改变贴片的特性，从而显示肿瘤的大小。
研究人员在患有米粒大小肿瘤的小鼠身上测试了他们的贴片，发现它可以准确跟踪肿瘤大小长达七天。研究小组指出，如果他们的贴片通过进一步测试并进入治疗方案，病人就能亲眼看到自己的治疗进展如何。此外，智能手机应用程序的数据还可以每天发送给他们的医生。
基于HfO2+US的SDT前后的体内肿瘤体积监测结果
综上所述，作者制备的HfO2 NPs能作为声敏剂在US条件下有效治疗癌症，所开发的可穿戴TPU-HfO2-DE应变传感器在测量中表现出非凡的精度，即使在处理微小的肿瘤体积时也能保持准确性。此外，它在监测肿瘤进展方面的熟练程度与个性化药物的需求非常一致，在远程医疗领域非常有前途。
参考资料：Putry Yosefa Siboro et al, Harnessing HfO2 Nanoparticles for Wearable Tumor Monitoring and Sonodynamic Therapy in Advancing Cancer Care,ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.3c11346

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