Dopo la pandemia COVID-19 molti di noi non vogliono più avere a che fare con le mascherine. E sbagliamo, perché dal Caltech arriva una mascherina di carta davvero smart che può aiutarci non solo nel monitoraggio dei nostri parametri, ma anche nell’identificare eventuali malattie respiratorie e non solo.
Dalla Caltech la mascherina smart per la salute respiratoria
Questo nuovo dispositivo, descritto sulla rivista Science, è il risultato del lavoro di Wei Gao, professore di ingegneria medica al Caltech, e dei suoi colleghi. Si tratta di un prototipo di mascherina intelligente, progettata per monitorare varie condizioni mediche, tra cui disturbi respiratori come l’asma, la BPCO (Broncopneumopatia cronica ostruttiva) e le infezioni post-COVID-19.
Questo dispositivo, denominato EBCare (“condensato del respiro espirato”, exhaled breath condensate), si distingue dalle altre mascherine smart per la sua capacità di analizzare in tempo reale le sostanze chimiche presenti nel respiro. Come ad esempio i livelli di nitrito, un indicatore di infiammazione nelle vie aeree, particolarmente rilevante per i pazienti asmatici.
Per testare l’efficacia della mascherina, i ricercatori hanno infatti condotto studi su pazienti con asma e BPCO, monitorando proprio la presenza di nitriti nel respiro. I risultati sono stati incoraggianti, e hanno dimostrato la capacità della mascherina di rilevare con precisione questo biomarcatore. In ulteriori esperimenti, la mascherina ha mostrato anche la capacità di rilevare i livelli di alcol nel sangue, suggerendo possibili utilizzi per controlli anti-ebbrezza.
Come funziona questa mascherina smart
Tradizionalmente, il monitoraggio del respiro richiede che prima vengano raccolti dei campioni e successivamente vengano analizzati in laboratorio. In pratica, un processo lungo e non sempre pratico. Invece, con la nuova mascherina si potranno ottenere feedback immediati sullo stato di salute direttamente a casa o al lavoro.
Ma come sono riusciti a progettarla? Grazie a un sistema di raffreddamento passivo. Per analizzare le molecole chimiche presenti nel respiro, è necessario raffreddare e condensare il respiro in un liquido. Solitamente, questa operazione richiede attrezzature ingombranti come secchi di ghiaccio o refrigeratori. Tuttavia, la mascherina sviluppata dal team di Gao integra un sistema di raffreddamento passivo che sfrutta l’evaporazione dell’idrogel e il raffreddamento radiativo per condensare efficacemente il respiro.
Una volta convertito in liquido, il respiro viene trasportato ai sensori attraverso un sistema di capillari ispirato alla microfluidica naturale, che si basa sulla forza capillare, simile a quella che le piante utilizzano per assorbire l’acqua dal suolo. I dati raccolti vengono poi inviati in modalità wireless a dispositivi come telefoni, tablet o computer. Nonostante l’elevata tecnologia, la mascherina ha un costo di produzione relativamente basso, stimato attorno a un dollaro.
Nuove applicazioni: dai reni al metabolismo
Oltre a queste applicazioni, i ricercatori hanno esplorato il potenziale della mascherina nel monitoraggio delle malattie renali, misurando i livelli di ammonio nel condensato del respiro, correlati ai livelli di urea nel sangue.
Riferisce l’AGI, secondo Gao la mascherina potrebbe diventare una piattaforma versatile per il monitoraggio della salute generale, migliorando significativamente la gestione delle malattie respiratorie e metaboliche.
Harry Rossiter, coautore dello studio, ha sottolineato l’importanza di questa tecnologia per il monitoraggio in tempo reale della salute polmonare, evidenziando il potenziale innovativo delle mascherine intelligenti per il futuro della diagnostica medica.
“La piattaforma della mascherina intelligente per la raccolta e l’analisi dell’EBC rappresenta un importante passo avanti nella possibilità di monitorare la salute dei polmoni in tempo reale. Questo concetto, che prevede la possibilità di aggiungere in futuro biosensori per un’ampia gamma di composti, evidenzia il potenziale innovativo della mascherina intelligente per il monitoraggio e la diagnostica della salute”.
