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Il tatuaggio per il monitoraggio del glucosio
È una svolta medica moderna su un'arte antica. Gli scienziati del Draper Laboratory, a Cambridge, MA, stanno sviluppando un nanosensore che potrebbe essere iniettato nella pelle, proprio come la tintura per tatuaggi, per monitorare il livello di zucchero nel sangue di un individuo. All'aumentare del livello di glucosio, il tatuaggio diventa fluorescente sotto una luce infrarossa, indicando a un diabetico se ha bisogno o meno di un'iniezione di insulina dopo un pasto. I ricercatori hanno già testato una versione del dispositivo sensibile al sodio sui topi e presto inizieranno i test sugli animali del sensore specifico per il glucosio.
Rilevamento del sodio: Questa cellula si illumina di rosso perché è stata iniettata con nanosensori che emettono fluorescenza in presenza di sodio.
Il modo più affidabile per misurare la glicemia è pungere il dito per un piccolo campione di sangue e utilizzare strisce reattive cariche di enzimi per rilevare il glucosio. Nel tentativo di liberare i diabetici da questo regime lungo e costoso, sono in fase di sviluppo una serie di nuove tecnologie di rilevamento del glucosio, da dispositivi impiantati che monitorano continuamente la glicemia e dispensano insulina, a sensori non invasivi che rilevano il glucosio attraverso la pelle tramite infrarossi luce.
Heather Clark ei suoi colleghi stanno sviluppando qualcosa progettato per operare tra questi due estremi. Il materiale è costituito da perline polimeriche da 120 nanometri rivestite con un materiale biocompatibile. All'interno di ciascuna perlina c'è un colorante fluorescente e molecole sensore specializzate, progettate per rilevare sostanze chimiche specifiche, come sodio o glucosio.
Quando viene iniettata nella pelle, la molecola sensore attira la sostanza chimica bersaglio, ad esempio il sodio, nel polimero dal fluido interstiziale, che circonda le cellule. Per compensare la carica positiva appena acquisita di uno ione sodio, una molecola di colorante rilascia uno ione positivo, rendendo la molecola fluorescente. Il livello di fluorescenza aumenta con la concentrazione del bersaglio chimico. Gli scienziati possono scambiare diverse molecole di riconoscimento per misurare diversi bersagli, inclusi cloruro, calcio e glucosio. L'intervallo di concentrazioni che il sensore può rilevare può essere variato alterando il rapporto dei componenti, a seconda che sia importante misurare concentrazioni precise o una variabilità più ampia.
Il sensore del sodio, che un giorno potrebbe essere utilizzato per monitorare la disidratazione, ha mostrato un successo precoce negli animali. Quando vengono iniettate nella pelle dei roditori, le perle rimangono ferme e diventano fluorescenti in risposta alle iniezioni di soluzione salina. I ricercatori hanno sviluppato un sensore di glucosio che funziona tramite un meccanismo simile. È stato dimostrato che funziona in una soluzione, ma non è stato ancora testato sugli animali.
A lungo termine, Clark immagina un sensore che sarebbe iniettato negli strati superficiali della pelle, più superficiale degli inchiostri per tatuaggi in modo che si sbiadisca nel tempo, dice. Un monitor a fluorescenza, simile a un mouse ottico, verrebbe quindi utilizzato per misurare la luce emessa dal tatuaggio e il sensore verrebbe reiniettato periodicamente.
È unico perché non ha componenti da consumare, afferma Clark. Le strisce di glucosio, ad esempio, utilizzano un enzima per rilevare il glucosio, che deve essere continuamente sostituito. Altri monitor, anche i nanosensori, hanno una durata limitata, il che rende difficile l'impianto, afferma.
Tuttavia, i ricercatori hanno ancora molta strada da fare prima che il sensore sia pronto per i test umani. Sebbene le perle non sembrino innescare una reazione immunitaria nei test sugli animali iniziali, sono necessari ulteriori studi, afferma Clark. La valutazione della risposta immunitaria è particolarmente importante perché può alterare le concentrazioni locali di glucosio, afferma George Wilson , un chimico dell'Università del Kansas, a Lawrence. Ad esempio, i macrofagi [un tipo di cellula immunitaria] mangiano il glucosio, dice. Wilson avverte inoltre che numerosi fattori possono influenzare la fluorescenza intrinseca della pelle, inclusi il colore della pelle e l'età.