Applicato sulla pelle come un pezzo di cerotto, il dispositivo sviluppato dai ricercatori brasiliani può essere utilizzato per monitorare il metabolismo umano e somministrare farmaci
Un sensore indossabile stampato su nanocellulosa microbica, un polimero naturale, è stato creato in Brasile dai ricercatori dell’Università di San Paolo (USP) a San Carlos in collaborazione con i colleghi dell’Università statale di San Paolo (UNESP) ad Araraquara, l’Università di Araraquara (UNIARA), l’Università di Campinas (UNICAMP) e il Brazilian National Nanotechnology Laboratory (LNNano).
Il sensore aderente alla pelle è un sostituto migliorato dei sensori convenzionali stampati su superfici di plastica. Può essere utilizzato per il rilevamento e il monitoraggio non invasivo dei fluidi corporei presenti nel sudore.
Lo studio è stato condotto da Osvaldo Novais de Oliveira Junior e supportato da FAPESP attraverso i progetti ” Biosensori stampati e impiantabili realizzati da biopolimeri per il monitoraggio a lungo termine “, ” Progettazione e fabbricazione di dispositivi flessibili nanostrutturati per il rilevamento di biomarcatori ” e ” Sviluppo di strumenti analitici basato su lingue elettroniche per il rilevamento simultaneo di minacce batteriche ”, oltre a una concessione per attrezzatura multiutente .
L’articolo intitolato “Nanocellulosa microbica aderente alla pelle umana utilizzata nei sensori elettrochimici per rilevare ioni metallici e biomarcatori nel sudore” è stato pubblicato sulla rivista Talanta .
“La nanocellulosa microbica è un polimero naturale al 100%. È prodotto dai batteri dallo zucchero. Il suo principale vantaggio rispetto alla plastica è la sua migliore interfaccia con la pelle umana. È disponibile in commercio da alcuni anni per l’uso nelle medicazioni per ferite, tra le altre applicazioni, ma non era mai stato studiato prima come substrato per sensori elettrochimici “, ha affermato Robson Rosa da Silva , co-autore dell’articolo.
Uno dei problemi con i sensori indossabili su substrati di plastica è che il sudore forma una barriera tra la pelle e il sensore, ostacolando il rilevamento e promuovendo le allergie. “La nanocellulosa è totalmente traspirante, consentendo al sudore di raggiungere lo strato attivo dell’elettrodo”, ha detto Silva.
Il sensore è un piccolo rettangolo adesivo di 1,5 cm di lunghezza per 0,5 cm di larghezza ed è sottile come un foglio di carta velina. Può rilevare una serie di biomarcatori, come sodio, potassio, acido urico, acido lattico e glucosio, tra gli altri. “Questi elementi o sostanze circolano nel flusso sanguigno e sono rilevabili anche nel sudore. Pertanto, il monitoraggio del diabete è una possibile applicazione del sensore di nanocellulosa. Un altro è il controllo ormonale nelle donne attraverso il rilevamento dell’ormone estradiolo “, ha detto Silva.
Il dispositivo può essere utilizzato anche per rilevare la presenza di inquinanti atmosferici negli organismi. “Come prova del concetto, abbiamo esposto il sensore a bassi livelli di metalli tossici come piombo e cadmio, e il risultato è stato positivo”, ha detto.
Le unità di rilevamento vengono stampate sul substrato microbico di nanocellulosa utilizzando una serigrafia semiautomatica e una pasta ad alta concentrazione di particelle di carbonio. Il carbonio è preferito a causa della sua significativa conduttività elettrica. “Le reazioni di riduzione dell’ossidazione chimica producono un segnale elettrico che misura la concentrazione del metabolita di interesse”, ha spiegato Paulo Augusto Raymundo Pereira , l’altro co-primo autore dell’articolo.
“Il sensore è collegato a un potenziostato che effettua misure elettrochimiche mediante variazioni di corrente elettrica. I dati ottenuti vengono trasmessi a un computer e convertiti in curve standard “.
Secondo Pereira, la comunicazione wireless tra il sensore e un dispositivo di misurazione e lettura dei dati può essere facilmente progettata.
I ricercatori stanno ora studiando l’uso del sensore per somministrare farmaci e stanno lavorando per renderlo commercialmente fattibile. La prima fase del progetto ” Fabbricazione di elettrodi serigrafati su substrati biodegradabili (nanocellulose e film di cipolla Allium cepa L.) per applicazioni mediche, alimentari e agroindustriali “, condotto da Biosmart Nanotechnology, è stata supportata da Innovative Research in Small Business ( PIPE di FAPESP ) Programma.