Monitorare il diabete senza aghi? In futuro potrebbe essere possibile grazie a questo prototipo funzionante

Coloro i quali sono affetti da diabete conoscono bene l'importanza del monitorare regolarmente i livelli di glucosio nel sangue. Si tratta di una pratica un poco laboriosa e comunque, pur facendoci l'abitudine, anche un minimo fastidiosa in quanto le attuali tecnologie non permettono di svincolarsi dall'analisi di una piccola goccia di sangue, con la necessità quindi di pungersi con un piccolo ago.

E' proprio questo che non ha consentito, almeno fino ad ora, di integrare nei moderni sportwatch e smartwatch funzionalità di rilevamento del glucosio che fossero al contempo attendibili e poco o per nulla invasive. Questo però potrebbe cambiare in futuro grazie a quanto sviluppato dai ricercatori della Pennsylvania State University: un sensore capace di monitorare i livelli ematici di glucosio senza dover utilizzare aghi e gocce di sangue per ottenere letture accurate.

Il piccolo sensore è realizzato impiegando un particolare materiale: si tratta del grafene indotto da laser (laser-induced Graphene o LIG). Il grafene, come già abbiamo avuto modo di imparare da tempo, è un materiale bidimensionale costituito da atomi di carbonio.

L'alta conduttività elettrica e la possibilità di realizzarlo agevolmente ne fa, per i ricercatori, una struttura ideale per un dispositivo di rilevamento nonostante il fatto che LIG non sia sensibile al glucosio. I ricercatori hanno ovviato al problema depositando sulla superficie del LIG uno strato di nichel, che invece offre un'elevata sensibilità al glucosio. Il nichel è stato inoltre combinato con una piccola quantità di oro per ridurre i rischi di una possibile reazione allergica.

L'idea dei ricercatori è stata quella di usare LIG addizionato di nichel-oro per rilevare il glucosio tramite la normale traspirazione della pelle. Le concentrazioni di glucosio nel sudore della pelle sono però 100 volte inferiori a quelle del sangue ed era quindi indispensabile che il materiale usato mostrasse un'elevata sensibilità al glucosio.

Il sensore realizzato dai ricercatori ha mostrato una sensibilità adeguata al glucosio, tale da consentire di eliminare gli enzimi normalmente usati per misurare glucosio con test più invasivi. Il sensore è stato inoltre equipaggiato con una camera microfluidica di piccole dimensioni e dalla conformazione adatta per essere indossata, così da fornire la soluzione alcalina necessaria per l'operatività dei sensori non enzimatici. Anche questo aspetto ha rappresentato una sfida importante, poiché le soluzioni alcaline per i sensori non enzimatici possono essere irritanti per la pelle e in generale ostacolare la realizzazione di dispositivi indossabili.

I ricercatori hanno costruito una particolare camera porosa, capace di far passare il sudore nella soluzione senza che questa possa venire a contatto con la pelle. La soluzione interagisce con le molecole di glucosio presenti nel sudore, producendo un composto che a sua volta reagisce con la lega di nichel-oro e genera un segnale elettrico che indica la concentrazione di glucosio nel sudore. Dai test effettuati il sensore è stato capace di misurare con precisione la concentrazione di glucosio nel sudore, così da poter risalire al livello ematico.

Tutto ciò è stato realizzato nelle dimensioni di una normale moneta da un quarto di dollaro, e con una flessibilità tale da consentire di indossare il sensore in maniera salda al corpo.

"Vogliamo lavorare con medici e altri operatori sanitari per vedere come possiamo applicare questa tecnologia per il monitoraggio quotidiano di un paziente. Questo sensore di glucosio serve come esempio fondamentale per dimostrare che possiamo migliorare il rilevamento dei biomarcatori nel sudore a concentrazioni estremamente basse" ha affermato Huanyu "Larry" Cheng, Dorothy Quiggle Career Development Professor presso il Dipartimento di Ingegneria Scienza e Meccanica della Penn State e coordinatore della ricerca.

Partendo da questa base i ricercatori hanno intenzione di migliorare il prototipo per renderlo adatto ad applicazioni reali, esplorando inoltre le possibilità di impiego nel trattamento e cura del diabete. E gli sviluppi futuri potrebbero includere anche la possibilità di sviluppare le capacità di tracciamento di altri biomarcatori che possono essere presenti nel sudore o nei fluidi interstiziali tra le cellule.