Un sensore a base di rame in grado di misurare i livelli del glucosio da fluidi corporei diversi dal sangue con grande precisione.
La gestione di condizioni complesse come il diabete potrebbero essere rese più economiche e semplici grazie al successivo sviluppo di una pellicola di rame che può rilevare il glucosio dai fluidi corporei contenenti sale, come sudore o lacrime.
I ricercatori dell’Università di Wollongong (UOW) Institute of Electronic Materials (ISEM) hanno dimostrato come grazie alla prima realizzazione in rame con una struttura porosa spugnosa può anche rapidimente e con precisione rilevare il glucosio nei fluidi a base di sali.
Le persone con diabete hanno spesso bassi livelli di insulina, un ormone che converte gli zuccheri in energia, questo comporta un controllo costante e continuo dei livelli di glucosio o di zucchero nel sangue per evitare ulteriori complicazioni alla salute.
Gli alimenti, attività fisica e altri fattori possono influenzare i livelli di glucosio. Questo dispositivo medico porterà allo sviluppo di monitor continui del glucosio che possono essere inseriti sotto la pelle, fornendo regolari letture di zucchero nel sangue, eliminando la necessità di fare prelievi dal dito per estrarre una goccia di sangue utile oggi alla misurazione dello zucchero.
L’attuale tecnologia rimane costoso, principalmente per l’uso di metalli preziosi come il platino nel sensore.
Il professor Yusuke Yamauchi, che si è unito ISEM dal National Institute of Materials Science del Giappone, ha detto che i sensori di glucosio a base di rame sono stati intensamente studiate, grazie alla buona conducibilità del materiale, a basso costo, e prestazioni superiori.
“I metalli preziosi come l’oro e il platino hanno molto buona conducibilità, ma sono troppo costosi e abbiamo deciso di concentraci su più abbondanti e meno costosi metalli”, ha detto
Il candidato principale, il rame, è difficile da realizzare in strutture porose, perché si ossida facilmente se esposto all’aria – il motivo per cui la Statua della Libertà è verde – che colpisce fortemente le prestazioni.
“Non solo questi metalli sono altamente reattivi con l’aria, non riducono facilmente in soluzioni e sono difficili da depositare coerentemente sui substrati.”
La risposta è stata di mescolare una soluzione liquida di rame e polistirene, creando piccole palline di polistirene con rame applicati all’esterno.
Questi possono essere collegati ad un substrato utilizzando un metodo simile all’elettrodeposizione, e una luce UV scioglie i centri di polistirene, lasciando minuscoli fori ciascuno circa 10.000 volte inferiore allo spessore di un capello.
Il risultato è una pellicola di rame poroso con la struttura spugnosa. Ulteriori test hanno rivelato che il film ha elevata selettività, reagendo al glucosio senza interferenze da altri acidi e zuccheri i quali possono essere presenti nel sudore.
Un requisito fondamentale per materiali adatti per l’uso come sensore ad alta sensibilità, questi rapidamente reagiscono alla presenza di glucosio in piccole quantità di liquido che tendono anche ad evaporare rapidamente.
“La struttura porosa spugnosa aumenta notevolmente la superficie e quindi migliora la sensibilità richiesta per attivare un segnale elettrochimico,” ha detto il professor Yamauchi.
“La straordinaria prestazioni di rilevamento della pellicola di rame è probabilmente attribuita alla sua intrinseca buona reazione verso l’ossidazione del glucosio. Ciò rende questa pellicola di rame un buon candidato per la rilevazione diretta del glucosio e soddisfare le esigenze di diverse applicazioni, come la gestione del diabete.”
I ricercatori prevedono che a pellicola di rame potrebbe essere integrata in un sensore indossabile o in un smartWatch, fornendo letture continue del glucosio a chi lo indossa, così potrebbero essere inviati via wireless al proprio medico. I materiali a basso costo lo rendono ideale anche per l’utilizzo in aree remote dove l’accesso alle cliniche e specialisti della salute è difficile.
“Il successo ottenuto con la tecnica qui descritta apre un nuovo modo per la preparazione di materiali porosi da metalli abbondanti per applicazioni diverse e a basso costo.”
I risultati sono stati pubblicati di recente sulla rivista Angewandte Chemie , co-autore con Dr Shahriar Hossain, il professor Jung Ho Kim.