Tecno

I sensori rilevano i marker della malattia dal respiro

Una piccola striscia quadrata sottile di plastica organica in grado di rilevare i marcatori della malattia dal respiro o dalle tossine presenti nell’aria di un edificio potrebbe presto diventare realtà, mediante dispositivi sensori monouso portatili. Tramite pellicole sottili di plastica sottili con pori, i ricercatori dell’Università dell’Illinois hanno realizzato dispositivi abbastanza sensibile per rilevare livelli che sono troppo bassi per essere sentiti con l’odore, ma importanti per la salute umana.

In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Advanced Functional Mterials, il gruppo di ricerca guidato dal professore Ying Diao ha dimostrato che un dispositivo monitora l’ammoniaca nel respiro, un segno dell’insufficienza renale.

“In ambito clinico, i medici utilizzano strumenti ingombranti, in pratica le dimensioni di un grande tavolo, per rilevare e analizzare questi composti. Vogliamo distribuire un chip in sensore a basso costo per i pazienti in modo che possano usarlo e gettarlo via”, ha detto Diao, professore di ingegneria chimica e biomolecolare in Illinois.

Fengjie Zhang, postdoc (left) and Ying Diao, professor of chemical and biological engineering

Altri ricercatori hanno provato ad utilizzare semiconduttori organici per il rilevamento del gas, ma i materiali non erano abbastanza sensibili per rilevare tracce di marcatori di malattia nel respiro. Il gruppo di Diao ha capito che i siti reattivi non erano sulla superficie della pellicola di plastica, ma sepolti suo interno.

“Abbiamo sviluppato questo metodo per stampare direttamente minuscoli pori nel dispositivo stesso in modo da poter esporre questi siti altamente reattivi”, ha detto Diao. “In questo modo, abbiamo aumentato la reattività di dieci volte in modo da essere in grado di percepire fino a una parte per miliardo.”

Per la loro prima dimostrazione del dispositivo, i ricercatori si sono concentrati sull’ammoniaca come marker per insufficienza renale. Monitorare il cambiamento nella concentrazione di ammoniaca potrebbe dare al paziente un segnale di avvertimento precoce per chiamare il medico ai fini di un test di funzionalità renale, Diao ha detto.

Il materiale che hanno scelto è altamente reattivo all’ammoniaca, ma non ad altri composti nel fiato, Diao detto. Ma cambiando la composizione del sensore, potrebbero creare dispositivi sintonizzate ad altri composti. Per esempio, i ricercatori hanno creato un monitor ambientale ultrasensibile per la formaldeide, un inquinante interno comune in edifici nuovi o ristrutturati.

Il gruppo sta lavorando per rendere sensori con molteplici funzioni per ottenere un quadro più completo della salute di un paziente. “Il nostro obiettivo ora, tra gli altri, è rendere monitorabile il livello del glucosio nei diabetici.”

“Vorremmo poter rilevare composti multipli contemporaneamente, come un’impronta digitale chimica” detto Diao. “Èutile perché in condizioni di malattia, più marcatori di solito cambiano la concentrazione in una sola volta. Con la mappatura fuori dalle impronte digitali chimiche e come queste cambiano, possiamo indicare con maggiore precisione i potenziali segni di problemi per la salute.”