Un laboratorio sottopelle per le analisi del sangue

Fare le analisi di sangue in qualsiasi momento della giornata, comodamente in casa e senza dover andare all’ospedale? In futuro potrebbe essere proprio così. Un gruppo di ricercatori guidati da Giovanni de Micheli dell’Epfl, in Svizzera, ha messo a punto un laboratorio su microchip, o micro-laboratorio portatile, in grado di eseguire diversi esami del sangue in modo continuo. Il nuovo dispositivo, che si inserisce sotto pelle, può misurare la concentrazione di almeno cinque molecole e trasmettere i dati in tempo reale direttamente al medico permettendogli di somministrare una terapia personalizzata per ogni paziente. Il prototipo, che finora è stato testato sugli animali, dovrebbe essere disponibile per uso clinico fra quattro anni e verrà presentato oggi alla conferenza europea sull’elettronica Date 13 (Design, Automation, and Test in Europe) a Grenoble in Francia.

Il micro-laboratorio è il frutto di un progetto inter-disciplinare chiamato Nano-Tera che ha messo insieme esperti nel campo dell’elettronica, dei computer, della biologia e della medicina presso l’Epfl, l’Istituto di Ricerca di Bellinzona, l’Empa (Laboratori federali di scienze dei materiali e tecnologia) e l’Ethz (l’Istituto federale di tecnologia di Zurigo) in Svizzera. Ha dimensioni piccolissime, circa 14 millimetri, e contiene cinque sensori, un radio-trasmettitore e un sistema wireless per la carica che viene fornita da una piccola batteria, tipo quella di un orologio, sistemata in una tasca esterna. Il micro-dispositivo è inserito sotto pelle e misura la concentrazione delle varie molecole nel sangue in tempo reale; i dati raccolti sono poi trasmessi usando onde radio tramite Bluetooth a un telefono cellulare e da questo direttamente al terminale del medico. 

“Si tratta di uno strumento molto versatile”, spiega Giovanni De Micheli, responsabile dello studio, “che permette di misurare la concentrazione di qualsiasi proteina o composto nel sangue, grazie alla presenza di enzimi specifici sulla superficie dei sensori che interagiscono con le molecole da misurare. Inoltre data la dimensione, può essere facilmente rimosso e sostituito – un aspetto, questo, essenziale perché gli enzimi rimangono attivi per un tempo limitato”. In esperimenti su animali, infatti, i prototipi testati sono durati circa un mese e mezzo e hanno permesso di dosare cinque diverse molecole, tra cui glucosio, lattosio e ATP, con risultati paragonabili a quelli ottenuti con le tradizionali analisi di sangue.  

Secondo l’autore, le applicazioni cliniche di una simile tecnologia sono molteplici. In modo particolare potrebbero essere utili per monitorare pazienti sottoposti a chemioterapia o affetti da malattie croniche, permettendo di adattare la terapia alle caratteristiche specifiche dei malati. Uno dei problemi maggiori della chemioterapia è la tolleranza ai farmaci, che spesso hanno effetti collaterali piuttosto disabilitanti che risultano evidenti solo tramite analisi di sangue effettuate sporadicamente. La possibilità di monitorare continuamente come determinati parametri sono influenzati in seguito alla somministrazione di un chemioterapico permetterebbe di definire la dose minima efficace per ogni malato riducendo notevolmente gli effetti collaterali. 

Allo stesso modo, nel caso di pazienti con malattie croniche, come per esempio il diabete, il monitoraggio continuo da parte del medico permetterebbe non solo di tenere la malattia sotto controllo ma anche di intervenire tempestivamente nel caso di complicazioni più gravi. 

Riferimenti e credits immagine: Epfl