Tatuaggio-sensore

Tatuaggio rivela livelli di glucosio e ossigeno nel sangue

Una squadra di ingegneri della Tufts University ha sviluppato un tatuaggio-sensore capace di rivelare i livelli di glucosio ed ossigeno. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Advanced Functional Materials 

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Gli ingegneri della Tufts University hanno sviluppato un “tatuaggio” che saprà dirti quanto ossigeno stai utilizzando durante l’esercizio, misurare il livello di glucosio nel sangue in qualsiasi momento della giornata, monitorare un numero di diversi componenti del sangue o l’esposizione alle tossine ambientali.

Tatuaggio-sensore
Sugar in the blood. blood cell with cube of sugar, 3d Illustration.

Il dispositivo è stato sviluppato con un materiale a base di seta che va posizionato sotto la pelle che si illumina di più o si attenua sotto una lampada quando esposto a diversi livelli di ossigeno nel sangue.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Advanced Functional Materials.

Ecco come funzionano il tatuaggio sviluppati dalla bioingegneria medica

Il nuovo tatuaggio-sensore, che sino ad ora si è limitato alla lettura dei livelli di ossigeno, è costituito da un gel formato dai componenti proteici della seta, chiamato fibroina. Le proteine ​​della fibroina della seta hanno particolari propietà che le rendono particolarmente compatibili come materiale impiantabile.

Tatuaggio-sensore

Una volta che avviene il  riassemblamento in un gel o una pellicola, possono essere regolati per creare una struttura che duri sotto la pelle da poche settimane a oltre un anno. Quando la seta si rompe, è compatibile con il corpo ed è improbabile che invochi una risposta immunitaria.

Sostanze nel sangue come glucosio, lattato, elettroliti e ossigeno disciolto offrono una finestra sono elementi particolarmente importanti per la salute e l’efficienza dell’organismo. Negli ambienti sanitari, vengono tracciati prelevando sangue o rimanendo vincolati a macchine ingombranti.

Essere in grado di monitorare continuamente i livelli di ossigeno e glucosio in modo non invasivo in qualsiasi ambiente potrebbe essere un enorme vantaggio durante il monitoraggio di determinate condizioni di alcuni pazienti come le persone con diagnosi di diabete che devono prelevare sangue per poter monitorare il glucosio, spesso su base giornaliera, per decidere cosa mangiare o quando assumere i farmaci. Al contrario, lo scopo del team di Tufts è quella di rendere il monitoraggio molto più semplice, rendendo il momento del controllo del glucosio, una pratica del tutto immediata.

La seta fornisce una straordinaria confluenza di molte grandi proprietà“, ha affermato David Kaplan, Professore di ingegneria della famiglia Stern presso la Tufts University School of Engineering e ricercatore capo dello studio. “Possiamo trasformarlo in film, spugne, gel e altro. Non solo è biocompatibile, ma può contenere additivi senza modificarne la chimica e questi additivi possono avere capacità di rilevamento che rilevano le molecole nel loro ambiente. Il sensore di ossigeno ne è una prova di concetto per una gamma di sensori che potremmo creare”.

La chimica delle proteine ​​della seta rende più semplice per loro raccogliere e trattenere gli additivi senza modificarne le proprietà. Per creare il tatuaggio-sensore per glicemia e ossigeno, il team di sviluppatori ha sfruttato un additivo chiamato PdBMAP, che si illumina se esposto alla luce di una certa lunghezza d’onda. Quel bagliore ha un’intensità e una durata proporzionali al livello di ossigeno nell’ambiente.

Tatuaggio-sensore

Il gel di seta è permeabile ai fluidi che lo circondano, quindi il PdBMAP rileva gli stessi livelli di ossigeno nel sangue circostante. PdBMAP è utile anche perché si illumina, o fosforesce, se esposto alla luce che può penetrare nella pelle. Altri sensori candidati possono rispondere solo a lunghezze d’onda della luce che non possono penetrare nella pelle.
Gli studiosi si sono affidati maggiormente alla componente di durata della fosforescenza per quantificare i livelli di ossigeno perché l’intensità del bagliore può variare con la profondità e le dimensioni dell’impianto, il colore della pelle e altri fattori. La durata del bagliore diminuisce all’aumentare dei livelli di ossigeno.
Negli esperimenti, il tatuaggio-sensore impiantato ha rilevato i livelli di ossigeno nelle cavie da laboratorio in tempo reale e ha monitorato accuratamente i livelli di ossigeno alti, bassi e normali. L’importanza di essere in grado di monitorare i livelli di ossigeno nei pazienti è cresciuta nella consapevolezza pubblica con la pandemia di COVID-19, in cui i pazienti dovevano essere ricoverati per cure ospedaliere quando i loro livelli di ossigeno erano diventati estremamente bassi.
Possiamo immaginare molti scenari in cui un sensore simile a un tatuaggio sotto la pelle può essere utile“, ha affermato Tom Falcucci, uno studente laureato nel laboratorio di Kaplan che ha sviluppato il sensore del tatuaggio. “Di solito accade in situazioni in cui qualcuno con una condizione cronica deve essere monitorato per un lungo periodo di tempo al di fuori di un ambiente clinico tradizionale. Potremmo potenzialmente tracciare più componenti del sangue utilizzando un array di sensori sotto la pelle”.
Tatuaggio-sensore
I sensori simili a un tatuaggio sono le ultime creazioni di ingegneria biomedica appartenenti ad un corredo in crescita di potenziali prodotti medici derivati ​​dalle proteine ​​della seta nel laboratorio di Kaplan, che vanno dagli impianti ortopedici alle impalcature per la creazione di nuovo tessuto nel cuore e nelle ossa.

Cosa ne pensi di questo importante ritrovato della bioingegneria medica? Se il tatuaggio-sensore fosse già fruibile sul mercato, saresti disposto a provarlo? Parlacene nei commenti.

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