Negli Stati Uniti, circa uno su cinque adulti affetti da diabete — pari a 37 milioni di persone — non è consapevole della propria condizione. Tradizionalmente, la diagnosi richiede visite mediche o analisi di laboratorio, procedure spesso costose e dispendiose in termini di tempo. Ora, grazie a un team guidato da Huanyu “Larry” Cheng, professore associato di Ingegneria Scientifica e Meccanica alla Penn State, potrebbe bastare un semplice respiro.
Un sensore che legge il diabete nel respiro
Il nuovo sensore rileva i livelli di acetone nel respiro, un biomarcatore che supera la soglia di 1,8 parti per milione in presenza di diabete. A differenza dei metodi precedenti che si basavano sul glucosio nel sangue o nel sudore — quest’ultimo richiedendo esercizio, saune o agenti chimici — basta esalare in un sacchetto, immergere il sensore e attendere pochi minuti per ottenere un risultato.
“Mentre abbiamo sensori in grado di rilevare il glucosio nel sudore, questi richiedono che induciamo il sudore attraverso l’esercizio, sostanze chimiche o una sauna, che non sono sempre pratici o convenienti“, ha detto Cheng. “Questo sensore richiede solo di espirare in un sacchetto, immergere il sensore e attendere qualche minuto per i risultati“.
La novità tecnologica del sensore risiede nell’uso del grafene indotto da laser, un materiale poroso creato bruciando film di polimide con un laser CO2. Questa struttura permette il passaggio dei gas, aumentando la probabilità di catturare le molecole di acetone, nonostante l’umidità elevata dell’espirato.
Tuttavia, il solo grafene non era sufficientemente selettivo per l’acetone e ha richiesto l’integrazione con ossido di zinco, creando una giunzione capace di distinguere il biomarcatore dal resto dei gas presenti nel respiro. Per prevenire interferenze dovute all’umidità, i ricercatori hanno aggiunto una membrana selettiva, che blocca l’acqua ma permette il passaggio dell’acetone, aumentando l’affidabilità della lettura.
Prospettive future e applicazioni per la salute
Attualmente il sensore richiede che la persona espiri direttamente in un sacchetto per evitare disturbi ambientali. Gli sviluppi futuri prevedono l’integrazione del sensore in maschere o dispositivi posizionati sotto il naso, rilevando l’acetone dalla condensazione del respiro.
Cheng vede potenziali applicazioni oltre la semplice diagnosi. “Se potessimo capire meglio come i livelli di acetone nel respiro cambiano con la dieta e l’esercizio fisico, nello stesso modo in cui vediamo fluttuazioni nei livelli di glucosio a seconda di quando e cosa mangia una persona, sarebbe un’opportunità molto eccitante per utilizzarlo per applicazioni sanitarie oltre alla diagnosi del diabete“, ha detto.
