Sensori flessibili sviluppati alla Libera Università di Bolzano puntano a rilevare nel sudore biomarcatori associati a diverse patologie. La ricerca guarda a dispositivi indossabili capaci di effettuare un monitoraggio continuo e non invasivo
Il sudore potrebbe diventare in futuro una fonte di informazioni preziose sullo stato di salute. È questa la prospettiva al centro delle ricerche condotte dal Sensing Technologies Laboratory della Libera Università di Bolzano, coordinato dalla professoressa Luisa Petti. Il gruppo lavora allo sviluppo di sensori flessibili in grado di individuare nel sudore biomarcatori presenti anche a concentrazioni molto basse.
Tra i progetti in corso c’è quello di Moritz Ploner, ricercatore altoatesino, sviluppato anche grazie al cofinanziamento dell’azienda Empatica. La ricerca ha portato alla realizzazione di un sensore capace di rilevare contemporaneamente due citochine, l’interleuchina 6 (IL-6) e il fattore di necrosi tumorale alfa (TNF-alfa).
Il ruolo delle citochine
Le citochine sono molecole coinvolte nella risposta del sistema immunitario. Alterazioni nella loro concentrazione possono essere associate a diverse condizioni patologiche, tra cui sepsi, tumori, Covid e morbo di Parkinson. Riuscire a monitorarne la presenza attraverso il sudore potrebbe quindi offrire nuove possibilità per il controllo non invasivo di alcuni parametri legati allo stato di salute.
Il sensore sviluppato a unibz utilizza elettrodi a base di carbonio stampati su un supporto flessibile. Si tratta di una soluzione relativamente economica e potenzialmente scalabile, progettata per adattarsi alla superficie del corpo e, in prospettiva, essere inserita all’interno di un dispositivo indossabile.
Nanoparticelle e aptameri per riconoscere i biomarcatori
Per individuare le citochine, la superficie degli elettrodi viene modificata attraverso nanoparticelle d’oro e aptameri. Questi ultimi sono brevi sequenze di Dna progettate per riconoscere e legarsi in modo selettivo a specifiche molecole.
Il funzionamento del sistema richiede però che il sudore raggiunga in modo efficace la zona di rilevazione. Per questo motivo, i ricercatori hanno sviluppato anche un sistema microfluidico capace di raccogliere il liquido presente sulla superficie della pelle e convogliarlo verso il sensore, dove può essere analizzato.
La sudorazione stimolata dalla iontoforesi
Un ulteriore filone della ricerca riguarda un sistema basato sulla iontoforesi. La tecnologia utilizza una corrente elettrica molto debole, non percepibile dall’uomo, per stimolare localmente la sudorazione. In questo modo è possibile ottenere una quantità di sudore sufficiente per consentire l’analisi attraverso il sensore anche quando la sudorazione spontanea non è abbastanza intensa. L’integrazione tra raccolta del sudore, microfluidica e rilevazione rappresenta uno degli aspetti fondamentali per trasformare il prototipo in una tecnologia effettivamente utilizzabile sul corpo.
I primi test sul sudore umano
Il sensore per le citochine è già stato sottoposto a test utilizzando campioni di sudore umano provenienti da 20 volontari. Le prove hanno consentito di verificare la capacità del sistema di rilevare IL-6 e TNF-alfa anche in campioni con caratteristiche differenti, per esempio in termini di pH e composizione ionica.
I risultati rappresentano un passaggio importante verso condizioni di utilizzo più vicine a quelle reali. La tecnologia, tuttavia, necessita ancora di ulteriori sviluppi prima di poter essere trasformata in un dispositivo indossabile completo.
Verso un dispositivo indossabile
Il prossimo obiettivo della ricerca è riunire in un unico sistema i diversi componenti già sviluppati: il sensore, la parte microfluidica e l’elettronica portatile necessaria per acquisire ed elaborare i segnali. L’obiettivo finale è arrivare a un dispositivo completamente indossabile, capace di effettuare il monitoraggio direttamente sulla persona e senza procedure invasive. Un sistema di questo tipo potrebbe consentire di raccogliere informazioni in modo continuo, aprendo la strada a forme di monitoraggio più personalizzate e facilmente integrabili nella vita quotidiana.
Una piattaforma per nuovi biomarcatori
La ricerca del laboratorio di unibz non si limita alle due citochine già analizzate. Parallelamente, il gruppo sta lavorando per ampliare il numero di biomarcatori rilevabili contemporaneamente, estendendo la piattaforma ad altre molecole e agli ormoni presenti nel sudore e associati a diverse condizioni di interesse medico.
La prospettiva è quindi quella di trasformare il sudore in una sorta di finestra sullo stato fisiologico dell’organismo. La possibilità di analizzare più biomarcatori attraverso sensori flessibili e non invasivi potrebbe, nel lungo periodo, favorire lo sviluppo di sistemi capaci di monitorare continuamente alcuni parametri della salute e fornire informazioni personalizzate.
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