Il monitoraggio continuo e non invasivo dei biomarcatori rappresenta una sfida fondamentale nella diagnosi precoce di malattie croniche e condizioni mediche critiche. In questo contesto, un innovativo sensore indossabile, capace di rilevare in tempo reale biomarcatori epidermici allo stato solido (SEB) direttamente sulla pelle, promette di superare i limiti dei metodi tradizionali. Il dispositivo, frutto della collaborazione tra ricercatori della National University of Singapore (NUS) e dell’A*STAR (Agenzia per la Scienza, la Tecnologia e la Ricerca), apre nuove prospettive nel monitoraggio continuo della salute. Cosa che potrebbe avere implicazioni significative per la gestione delle malattie croniche e la prevenzione delle patologie cardiovascolari
Innovazioni per superare le sfide tradizionali
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Il monitoraggio dei biomarcatori, sostanze chimiche presenti nel sangue o in altri fluidi corporei che riflettono lo stato di salute di un organismo, è tradizionalmente associato all’analisi di campioni di biofluidi come sangue, urina e sudore. Sebbene questi metodi siano efficaci, presentano diverse limitazioni. Gli esami del sangue sono invasivi e possono risultare scomodi.
Le analisi delle urine poi, sebbene meno invasive, non offrono capacità di monitoraggio in tempo reale. Anche il rilevamento tramite sudore, non invasivo ma limitato dalla difficoltà di indurre la sudorazione, presenta sfide significative, specialmente in individui inattivi.
Per superare queste limitazioni, i ricercatori della NUS e di A*STAR di Singapore hanno sviluppato un sensore indossabile basato su idrogel.
Un dispositivo capace di rilevare biomarcatori epidermici allo stato solido, come il colesterolo e il lattato, direttamente sulla pelle. Questi biomarcatori si trovano nello strato corneo, la parte più esterna della pelle, e sono strettamente correlati a condizioni mediche critiche come le malattie cardiovascolari e il diabete.
Il Dr. Yang Le, scienziato capo dell’Istituto di Ricerca e Ingegneria dei Materiali di A*STAR, ha sottolineato l’importanza di questa innovazione.
«Questo sensore indossabile è il primo al mondo in grado di monitorare i biomarcatori sulla pelle secca o non sudata. Il nostro design elastico migliora anche il comfort e la precisione, adattandosi all’elasticità naturale della pelle».
Funzionamento e tecnologie avanzate
Il sensore sviluppato dal team utilizza un sistema a doppio strato di idrogel.
Uno strato ionico conduttivo (ICH) e uno strato elettronicamente conduttivo (ECH). Quando il dispositivo viene applicato sulla pelle, i biomarcatori epidermici allo stato solido si dissolvono nell’ICH e si diffondono attraverso la matrice del gel, subendo reazioni elettrochimiche catalizzate dagli enzimi. Questi dati vengono poi trasmessi in modalità wireless a un’interfaccia esterna, consentendo un monitoraggio continuo e in tempo reale.
«Questo approccio è fondamentale per garantire un rilevamento accurato e sensibile», ha spiegato il professore Liu Yuxin, co-leader del progetto.
La tecnologia di serigrafia utilizzata per la produzione del sensore rende il processo di produzione economico.
Inoltre, garantisce un’elevata precisione nella rilevazione dei biomarcatori, anche a basse concentrazioni. Questo aspetto è fondamentale per il monitoraggio di condizioni croniche che richiedono un controllo costante, come il diabete e le malattie cardiovascolari.
Applicazioni e implicazioni del sensore
Il sensore indossabile offre molteplici applicazioni nel campo della salute, sia per il monitoraggio a livello individuale che per lo screening a livello di popolazione. Nei test clinici, il dispositivo ha dimostrato una forte correlazione tra i biomarcatori rilevati sulla pelle e quelli presenti nel sangue, convalidando così la sua accuratezza e affidabilità.
Il Dr. Yang ha evidenziato come questa tecnologia potrebbe rivoluzionare il monitoraggio delle malattie croniche. «Una delle possibili applicazioni è sostituire il test diabetico in gravidanza, consentendo alle donne incinte di monitorare i livelli di zucchero in tempo reale comodamente da casa».
Oltre al monitoraggio del diabete, il sensore potrebbe essere utilizzato per la valutazione continua della salute cardiovascolare. Il team di ricerca sta già collaborando con cardiologi per stabilire la correlazione clinica tra i biomarcatori rilevati e le condizioni del cuore.
Prospettive di sviluppo del sensore
Guardando al futuro, i ricercatori intendono migliorare ulteriormente le prestazioni del sensore, aumentandone la durata e la sensibilità. Esplorano anche la possibilità di integrare nuovi analiti allo stato solido, ampliando il potenziale del dispositivo per monitorare una gamma ancora più ampia di biomarcatori.
La collaborazione con ospedali e istituti di ricerca continuerà a essere fondamentale per validare clinicamente questa tecnologia e portarla rapidamente sul mercato, offrendo a pazienti e medici uno strumento potente per la gestione della salute e la prevenzione delle malattie.
Questa innovazione rappresenta un passo significativo verso un futuro in cui il monitoraggio della salute sarà continuo, non invasivo e accessibile, trasformando il modo in cui affrontiamo la diagnosi precoce e la gestione delle malattie croniche .