Scienziati in Giappone hanno sviluppato un sensore cartaceo dotato di una serie di microaghi estremamente piccoli, che secondo loro possono penetrare indolore nella pelle umana per un metodo rapido e semplice di condurre test diagnostici per condizioni come il pre-diabete .
I microaghi sono piccolissime punte così piccole da essere misurate in micrometri (un millesimo di millimetro), progettate per forare solo lo strato più esterno della pelle, non raggiungendo i nervi sensoriali che si trovano più in profondità nel derma.
A causa di questa penetrazione superficiale e della loro facile applicazione tramite cerotti, i microaghi mostrano una promessa rivoluzionaria per alcuni aspetti della somministrazione di farmaci, comprese cose come i vaccini antinfluenzali e l’ insulina , e hanno persino svolto un piccolo ruolo nello sviluppo del vaccino per il coronavirus .
Tuttavia, le dimensioni uniche dei microaghi vanno ben oltre i farmaci convenzionali.
(Institute of Industrial Science / University of Tokyo)
Queste piccole punte sono così piccole che potrebbero aiutarci a iniettare cose nei casi in cui gli aghi convenzionali sarebbero poco pratici o impossibili: come somministrare farmaci alle piante o direttamente negli occhi . Potremmo persino essere in grado di usarli per sciogliere il grasso corporeo in eccesso , il che potrebbe rappresentare il modo artificiale più indolore per perdere peso.
Mentre le possibilità di iniezioni sono entusiasmanti, un altro campo di ricerca sta esplorando il potenziale diagnostico dei microaghi per rilevare malattie che potrebbero già essere presenti, che è l’obiettivo della nuova ricerca giapponese.
In un recente studio condotto dal ricercatore senior e ingegnere di microaghi Beomjoon Kim dell’Università di Tokyo, il team ha studiato come creare un array di microaghi che potesse analizzare rapidamente e facilmente il fluido interstiziale (ISF) nell’epidermide, al fine di ridurre la nostra dipendenza sugli aghi ipodermici convenzionali, che sono molto più invasivi e dolorosi e richiedono una formazione per l’uso.
“Abbiamo superato questo problema sviluppando un modo per combinare microneedles porosi con sensori basati su carta”, afferma Kim .
“Il risultato è a basso costo, usa e getta e non richiede strumenti aggiuntivi”.
Per realizzare il loro sensore microago, il team ha versato una miscela sciolta di un polimero biodegradabile e sale in cavità a forma di cono, proprio come versare la pastella in un vassoio per cupcake.
(Lee et al., Medical Device & Senors)
Una volta solidificati, i microaghi sono stati trattati con una soluzione che li lasciava porosi, rimuovendo il loro contenuto di sale, e quindi apposti su un piccolo pezzo di carta attaccato a un sensore di glucosio – qualcosa che il team afferma non sia mai stato fatto prima, accelerando il manuale altrimenti processo di estrazione dei campioni ISF dagli aghi.
L’idea è che quando le piccole punte porose vengono iniettate nell’epidermide, i loro pori aperti assorbono il liquido nel liquido interstiziale, che contiene molti biomarcatori. Nella configurazione sperimentale del team, il biomarcatore previsto è il glucosio, che teoricamente fluirebbe dai microaghi porosi sulla carta e quindi sul sensore di glucosio.
Finora, il dispositivo è stato testato in laboratorio solo su gel a base di agarosio , ma nel test i microaghi hanno funzionato come previsto, con il sensore che rileva i livelli di glucosio nel campione di gel.
“I risultati mostrano un chiaro cambiamento di colore dovuto alla differenza nella concentrazione di glucosio”, spiegano gli autori nel loro articolo .
“Il dispositivo fabbricato può identificare i diabetici, rendendolo adatto per la diagnosi POC … ci aspettiamo che possa offrire [una] piattaforma utile per [un] dispositivo diagnostico minimamente invasivo”.
Gli scienziati ora intendono testare ulteriormente la loro prova di concetto, conducendo esperimenti con partecipanti umani, per confermare che funziona come si aspettano nelle condizioni diagnostiche del mondo reale.
In tal caso, in futuro potremmo guardare a molto di più del semplice monitoraggio del glucosio, suggeriscono, e il tutto senza versare una sola goccia di sangue.
“Ovviamente, i test prediabete sono solo un’applicazione della tecnologia”, afferma il primo autore e candidato al dottorato di ricerca Hakjae Lee.
“Il sensore cartaceo può variare a seconda del biomarcatore che desideri monitorare”.
I risultati sono riportati in Medical Device and Sensors.