Grazie a materiali innovativi e alle nuove conquiste della bioingegneria, i biosensori stanno ridefinendo il modo in cui monitoriamo la salute
Biosensori: un mercato in crescita e una tecnologia che ridefinisce la medicina
Il mercato globale dei biosensori sta vivendo una crescita senza precedenti, destinato a passare da 42,6 miliardi di dollari nel 2023 a 142,2 miliardi entro il 2030, secondo le stime di Precedence Research. I dispositivi indossabili stanno evolvendo rapidamente, superando le tradizionali funzioni di fitness tracker per offrire applicazioni sempre più sofisticate. Già oggi, cerotti intelligenti permettono ai diabetici di monitorare costantemente i livelli di glucosio, mentre nuove tecnologie consentono di rilevare biomarcatori nel sudore, nelle lacrime e persino nei fluidi cerebrali.
Questa trasformazione promette di rivoluzionare il settore sanitario, portando la tecnologia a integrarsi sempre più profondamente con il corpo umano. Come afferma Shuai Xu, dermatologo e fondatore di Sibel Health, «Avere un orologio che misura il battito cardiaco è utile, ma la vera svolta arriverà quando potremo monitorare parametri biochimici e biofisici in tempo reale, senza aghi o laboratori».
La delicatezza della pelle dei neonati: la sfida dei biosensori
Un esempio emblematico di questa rivoluzione è il lavoro di Shuai Xu, che ha affrontato uno dei problemi più complessi della medicina indossabile: creare sensori sicuri per la pelle fragile dei neonati, in particolare per i bambini prematuri. «La pelle dei neonati prematuri è sottile come carta velina», spiega Xu. «Non tollera adesivi rigidi o dispositivi tradizionali».
Per rispondere a questa esigenza, Xu ha progettato un biosensore elastico avvolto in silicone morbido, con circuiti flessibili stampati su fili sottilissimi di 50 millimetri. Questo dispositivo si fissa alla pelle con un idrogel delicato, riducendo al minimo il rischio di irritazioni, e trasmette dati tramite Bluetooth. L’innovazione combina precisione e comfort, offrendo un’alternativa efficace e sicura per monitorare i parametri vitali nei neonati più vulnerabili.
Sibel Health: una startup leader
Grazie a queste innovazioni, la startup Sibel Health è diventata un punto di riferimento nel settore dei dispositivi medici indossabili. Nel 2020, l’azienda ha vinto il prestigioso Nature’s Spinoff Prize, consolidando il suo ruolo di leader nella tecnologia sanitaria.
Questa innovazione rappresenta solo l’inizio di una trasformazione più ampia. Con il continuo sviluppo di biosensori avanzati, il settore si avvia verso un futuro in cui il monitoraggio non invasivo e continuo diventerà parte integrante della diagnostica e della cura, migliorando la qualità della vita e rivoluzionando il modo in cui pensiamo alla medicina. Ma aggiungiamo qualche altro dettaglio.
Materiali 2D: sottigliezza atomica, sensibilità straordinaria
Aida Ebrahimi, ingegnere di biosensori della Pennsylvania State University, sta lavorando con materiali bidimensionali (2D), come il disolfuro di molibdeno. Questi materiali, spessi solo un atomo, offrono una sensibilità eccezionale nel rilevare concentrazioni minime di biomolecole.
La superficie del disolfuro di molibdeno può essere modificata con molecole specifiche, come il manganese, che lo rendono altamente sensibile alla dopamina – un neurotrasmettitore chiave nei pazienti affetti da Parkinson e Alzheimer. «Quando tutto il materiale è superficie, la capacità di rilevare piccole quantità di biomolecole diventa straordinaria», spiega.
La sfida del cervello: rilevare ioni e non solo elettroni
Una delle maggiori difficoltà nella creazione di biosensori avanzati riguarda il monitoraggio dell’attività cerebrale. I segnali nel cervello sono spesso trasmessi da ioni, mentre la maggior parte delle apparecchiature elettroniche è progettata per rilevare elettroni.
Sahika Inal, bioingegnere della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), ha trovato una soluzione: i transistor elettrochimici organici (OECT). Questi dispositivi rilevano i movimenti ionici e li convertono in segnali elettronici leggibili. Realizzati con OMIEC (Conduttori Ionici-Elettronici Organici Misti), gli OECT sono biocompatibili e resistenti ai fluidi corporei, rendendoli ideali per impianti cerebrali o sensori cutanei.
«In futuro, potremmo stampare biosensori direttamente sulla pelle o integrare questi materiali nei tessuti degli abiti,” afferma. «Immagina una maglietta che monitori continuamente i tuoi livelli di idratazione o segnali stress fisiologico semplicemente indossandola».