Un piccolo strumento portatile potrebbe rivoluzionare la medicina diagnostica: rileva virus, batteri e persino livelli di glucosio semplicemente analizzando l’aria che respiriamo; sviluppato da un team di ricercatori dell’Università di Chicago, il dispositivo (chiamato ABLE) promette di dire addio agli aghi e ai prelievi, almeno in alcuni contesti, insomma il paradiso per chi ha paura dei prelievi del sangue (e magari ha paura degli aghi).
Le applicazioni potenziali sono vaste: dal monitoraggio della salute neonatale all’identificazione di agenti patogeni in spazi pubblici, passando per il controllo del diabete senza bisogno di pungersi. Il tutto in un apparecchio grande quanto un tablet: circa 10 per 20 centimetri.
“È uno dei progetti più entusiasmanti a cui abbiamo lavorato“, spiega il professor Bozhi Tian, tra gli autori senior della ricerca. “Le possibilità d’uso sono enormi. Vederlo prendere forma è stato straordinario.“
Lo studio, pubblicato il 21 maggio sulla prestigiosa rivista Nature Chemical Engineering, apre nuove prospettive per la diagnosi non invasiva.
Come funziona ABLE: dall’aria al liquido, in pochi secondi senza prelievi del sangue
Finora, la rilevazione di molecole come glucosio, marker infiammatori o agenti patogeni è sempre avvenuta attraverso fluidi biologici come sangue, saliva, urina; i test più comuni, compresi quelli per il COVID-19, richiedono una componente liquida. Il motivo? L’aria è troppo “diluita”: trovare una molecola specifica tra trilioni è come cercare un ago in un pagliaio.
ABLE cambia le regole del gioco senza passare per i prelievi del sangue.
Il dispositivo aspira l’aria, la umidifica e poi la raffredda rapidamente, facendola condensare in goccioline d’acqua che inglobano al loro interno le molecole presenti nell’ambiente e queste gocce scorrono poi su una superficie progettata per non trattenere nulla e si raccolgono in un piccolo serbatoio, pronte per essere analizzate con strumenti tradizionali da laboratorio, insomma “prelievi del sangue senza prelievi del sangue“, si può dire.
Un test simbolico è stato condotto con una tazza di caffè: il ricercatore Jingcheng Ma, primo autore dello studio, ha soffiato vapore di caffè nel dispositivo. Quando il liquido si è condensato, il suo profumo era inconfondibile: le molecole erano state catturate con successo.
In ulteriori esperimenti, ABLE è riuscito a rilevare:
- Glucosio nel respiro, potenzialmente utile per diabetici;
- Presenza di E. coli nell’aria;
- Marker infiammatori nei topi con disbiosi intestinale.
Il nome completo del sistema è Airborne Biomarker Localization Engine — un motore per localizzare biomarcatori nell’aria.
Diagnosi senza prelievi e senza aghi, un sogno per i neonati (e non solo)
L’idea è nata da un’esigenza molto concreta: durante una visita all’Unità di Terapia Intensiva Neonatale dell’ospedale pediatrico Comer, il professor Tian ha raccolto una riflessione della dottoressa Erika Claud, neonatologa e direttrice della sezione di Pediatria: “Se solo potessimo fare test diagnostici senza fare i prelievi del sangue ai nostri piccoli pazienti…”
Ora, quel desiderio potrebbe diventare realtà e Claud ha dichiarato: “I neonati prematuri sono tra i pazienti più fragili. Se riuscissimo a monitorare i loro biomarcatori in modo non invasivo, potremmo migliorare in modo significativo le cure.”
Il futuro della diagnosi è nell’aria
Le possibilità sono molteplici, ma non mancano le sfide. Il rilevamento di molecole aeree è così innovativo che in molti casi non si sa ancora quali molecole cercare.
Il team sta già collaborando con specialisti che trattano patologie infiammatorie croniche, come il morbo di Crohn o la colite ulcerosa: l’ipotesi è che segnali infiammatori possano essere tracciati anche nel respiro, ma vanno prima identificati e mappati.
In parallelo, il dispositivo sarà ulteriormente miniaturizzato per diventare indossabile. ABLE potrebbe un giorno essere incorporato in braccialetti, collari o mascherine, aprendo scenari futuristici per la medicina preventiva e ambientale.
Infine, il professor Ma (esperto in termofluidodinamica) sottolinea che questa scoperta apre anche nuove strade nella fisica: “Stiamo appena iniziando a capire come le impurità presenti nell’aria influenzino i cambiamenti di fase. È un ambito completamente nuovo e promettente.”
