PISA – Leggere i parametri vitali e i livelli biochimici del corpo umano con la stessa facilità con cui si inquadra il menù di un ristorante. È la nuova frontiera della diagnostica indossabile, resa possibile da un’innovativa tecnologia messa a punto dal team di ingegneria elettronica dell’università di Pisa.
La ricerca, i cui risultati sono stati da poco pubblicati sulla prestigiosa rivista Advanced Materials, si basa sull’utilizzo di minuscoli aghi digitali. Questi sensori vengono inseriti sotto la pelle in maniera del tutto indolore e non invasiva, con lo scopo di monitorare costantemente elementi cruciali come il pH, la concentrazione di glucosio o la presenza di specifici enzimi e proteine. La vera rivoluzione risiede nel meccanismo di restituzione dei dati: a seconda della concentrazione della sostanza analizzata, gli aghi si “accendono” o restano spenti, creando una vera e propria matrice visiva. Il risultato finale è un Qr code che può essere comodamente letto tramite una comune applicazione per smartphone.
Il progetto Alert e la lotta all’Alzheimer
L’invenzione dei ricercatori pisani, guidati dal professor Giuseppe Barillaro, è il cuore pulsante del progetto europeo Alert, coordinato proprio dall’Ateneo toscano. L’obiettivo primario di questa iniziativa è di portata storica: utilizzare i microaghi per intercettare i biomarcatori del morbo di Alzheimer con un margine di anticipo che può arrivare fino a vent’anni prima della comparsa dei sintomi clinici.
Ad illustrare i limiti delle tecnologie precedenti e i vantaggi di questo nuovo sistema è Giuseppe Barillaro, docente di ingegneria elettronica all’Università di Pisa: “Il rilevamento biochimico in tempo reale è essenziale per la medicina personalizzata e di precisione. Tuttavia, i biosensori impiantabili attuali sono difficilmente impiegabili per il monitoraggio sull’uomo in tempo reale, perché richiedono una calibrazione attenta e inoltre rilevano un solo elemento per volta. Il nostro studio propone invece microaghi fluorescenti digitali disposti su diverse linee che vanno a formare una matrice, e che possono avere due soli stati: acceso o spento. Ciascun ago ha un valore di soglia diverso, e si accende se rileva una concentrazione sopra soglia della sostanza ricercata dall’analisi chimica, per esempio glucosio o pH. Questo elimina ogni necessità di calibrazione. Alla fine, le sequenze di aghi accesi e spenti formano un codice QR che può essere scansionato tramite una app, e fornisce informazioni dirette sulla concentrazione delle sostanze cercate. Ogni ago può inoltre essere progettato per una sostanza diversa, per cui è possibile analizzare contemporaneamente, per esempio, la concentrazione di glucosio e il valore del pH”.
Sulle potenzialità cliniche e sullo sviluppo del consorzio di ricerca è intervenuto anche Farbod Abazar, dottorando e primo autore dello studio: “Questa codifica digitale, più robusta degli attuali procedimenti analogici, è ampiamente estendibile a diverse sonde e biomarcatori. All’interno del progetto Alert la stiamo sviluppando per rilevare la presenza di marcatori dell’alzheimer, che sono enzimi e proteine, presenti nel corpo anche vent’anni prima dell’insorgere dei sintomi, e che quindi consentirebbero diagnosi e interventi precoci e minimamente invasivi. Il progetto è appena partito e vede la partecipazione, oltre che dell’Università di Pisa, dell’azienda ab medica, dell’Ospedale Universitario della Charité di Berlino e delle Università di Modena e Reggio Emilia e di Dublino”.
Dal laboratorio al mercato
Le applicazioni di questo sistema di lettura quantitativa e diretta vanno ben oltre le malattie neurodegenerative. Il potenziale medico abbraccia l’individuazione precoce di sepsi, tumori e patologie infettive. Inoltre, la medesima tecnologia potrà essere declinata in settori esterni alla medicina umana, come la sicurezza alimentare, il monitoraggio ambientale e l’agricoltura di precisione.
A credere fermamente nel passaggio dal laboratorio alla commercializzazione è l’azienda ab medica, storico partner dell’Ateneo pisano. A confermarlo è Cosimo Puttili, Direttore della Ricerca e Innovazione della società: “Per ab medica Alert rappresenta la naturale evoluzione di una collaborazione scientifica iniziata oltre tre anni fa con il Team di Giuseppe Barillaro. Siamo pronti a mettere in campo competenze e investimenti per trasformare questa tecnologia in un prodotto realmente innovativo al servizio della prevenzione e della cura”.
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