La personalizzazione dell’assistenza sanitaria rappresenta il futuro della medicina: sapere esattamente di cosa ha bisogno un individuo e fornire il giusto mix di nutrienti, metaboliti e farmaci per migliorare la sua condizione. In questa direzione si muove l’ultima ricerca del Caltech, che ha portato allo sviluppo di una tecnica per la stampa “a nanoparticelle” che consente di produrre sensori indossabili capaci di monitorare in tempo reale i biomarcatori della salute. Questi dispositivi innovativi potrebbero rivoluzionare la gestione delle malattie croniche, offrendo una visione continua e dettagliata dello stato di salute di ogni paziente.
Caltech, sensori indossabili “stampati” con le nanoparticelle core-shell
Vitamine, ormoni, metavoliti, farmaci: tutti questi elementi potranno ora essere monitorati in tempo reale grazie ai sensori dei ricercatori del Caltech, “stampati” attraverso una tecnica che si basa su un inchiostro speciale a base di nanoparticelle core-shell cubiche.
Come riportato nell’articolo su Nature Materials, questi “cubi” vengono formati in una soluzione contenente la molecola da monitorare (ad esempio la vitamina C). Quando i monomeri si assemblano spontaneamente per formare un polimero, la molecola bersaglio (la nostra vitamina C) viene intrappolata all’interno delle nanoparticelle cubiche. Successivamente, un solvente rimuove la vitamina C, lasciando una struttura polimerica con cavità che corrispondono esattamente alla forma della molecola originaria. In sostanza, il funzionamento è simile a quello degli anticorpi artificiali, che sono progettati per riconoscere solo alcune molecole specifiche.
Da inchiostro a dispositivo indossabile
Ma come fa a diventare questo inchiostro una specie di “dispositivo indossabile“, e quindi un prodotto elettronico? Grazie al nucleo di esacianoferrato di nichel (NiHCF). Si tratta di un materiale stabile che “può essere ossidato o ridotto a una tensione elettrica quando viene a contatto con il sudore umano o altri fluidi corporei“, spiegano i ricercatori. Nel caso della vitamina C, il fluido entrerà in contatto con il nucleo di NiHCF finché i fori a forma di vitamina C non sono occupati: tutto ciò genererà alla fine un segnale elettrico.
“Quando le molecole di vitamina C entrano in contatto con il polimero, tuttavia, scivolano in quei fori, impedendo così al sudore o ad altri fluidi corporei di entrare in contatto con il nucleo. Questo indebolisce il segnale elettrico. La forza del segnale elettrico, quindi, rivela quanta vitamina C è presente“.
Inoltre, come spiegano i ricercatori, questa tecnica consente di realizzare sensori capaci di rilevare simultaneamente diverse molecole. Ad esempio, nello studio sono riusciti a sviluppare sensori in grado di monitorare allo stesso tempo la vitamina C, l’amminoacido triptofano e la creatinina (un biomarcatore importante per la funzionalità renale).
Applicazioni per malattie e farmaci chemioterapici
Come riporta il comunicato ufficiale, grazie a questa tecnica i ricercatori hanno messo a punto dei sensori indossabili che sono stati utilizzati per monitorare i metaboliti nei pazienti affetti da COVID, nonché i livelli di tre diversi farmaci antitumorali in pazienti sottoposti a chemioterapia presso il City of Hope di Duarte, California.
L’adozione diffusa di questi sensori indossabili potrebbe trasformare radicalmente il modo in cui vengono gestite le malattie croniche e le terapie personalizzate. La capacità di ottenere dati in tempo reale consente di intervenire tempestivamente in caso di anomalie, migliorando la prevenzione delle complicanze e ottimizzando le cure. In più, questa tecnologia potrebbe ridurre la necessità di frequenti visite ospedaliere, migliorando l’aderenza alle terapie e riducendo i costi sanitari.
La ricerca di Caltech rappresenta solo l’inizio di un percorso che porterà la tecnologia a integrarsi sempre più strettamente con la medicina, aprendo nuove strade per la personalizzazione delle cure ospedaliere.