Un sistema miniaturizzato e biodegradabile nel corpo permetterà di rilevare il pH dei tessuti in modo continuo e in tempo reale

Il sistema è stato messo a punto dal team di ingegneri elettronici del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa. Lo studio su Advanced Materials Technologies

Un sistema miniaturizzato di rilevazione del pH che trasmette i dati real time ad uno smartphone consentirà consistenti passi avanti nella diagnosi e trattamento di malattie estremamente diffuse, come la vaginosi batterica, la cui diagnosi richiede una accurata rilevazione dell’acidità dei tessuti, e che è spesso associata a complicazioni che hanno un grande impatto sulla qualità della vita delle donne.

Lo studio è stato pubblicato su Advanced Materials Technologies (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/admt.202201600) dal gruppo di ricerca in ingegneria elettronica coordinato da Giuseppe Barillaro, da tempo impegnato nel lavoro su sensori avanzati con applicazioni in ambito biomedico, in collaborazione con i ricercatori di Surflay Nanotec GmbH, Germania.

Il gruppo di ricerca pisano assieme all’azienda ab medica (http://www.abmedica.it/) sta anche progettando l’integrazione della tecnologia in dispositivi indossabili per diagnosi avanzate.

“Lo scorso anno – spiega Barillaro, docente di elettronica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa (DII) – abbiamo messo a punto un sensore innovativo, delle dimensioni e spessore di un francobollo, totalmente biodegradabile nel corpo, e in grado di rilevare il pH dei tessuti tramite un semplicissimo meccanismo a fluorescenza. Se stimolato con luce verde, il sensore emette luce nello spettro del rosso, con un’intensità che corrisponde a un valore preciso di pH. (Leggi la notizia qui: https://www.dii.unipi.it/news/news/un-sensore-bioriassorbibile-sottopelle-pu%C3%B2-monitorare-i-segnali-del-corpo).

In questi mesi, nell’ambito del progetto europeo RESORB finanziato dallo European Innovation Council, abbiamo fatto un ulteriore passo avanti, mettendo a punto un sistema optoelettronico miniaturizzato, che stimola il sensore, rileva la luce emessa dallo stesso e invia il valore di pH misurato a uno smartphone in modalità wireless.

Il sistema, costituito dal sensore e dall’elettronica wireless, può essere applicato, per esempio, a un anello vaginale contraccettivo flessibile, e monitorare in modo continuo e in tempo reale il pH vaginale, consentendo il trattamento di patologie molto diffuse tra le donne come la vaginosi batterica”.

“Il sensore può rilevare il pH per quattro giorni consecutivi, e poi si biodegrada completamente nel corpo – aggiunge Alessandro Paghi, ricercatore al DII e coautore dello studio – mentre l’anello con il circuito optoelettronico miniaturizzato, contenente anche il sistema di acquisizione dati, un trasmettitore wireless e le batterie di alimentazione, può essere riutilizzato con nuovi sensori. Le prestazioni del sistema sono ottime, consentendo un monitoraggio del pH continuo e accurato.”

“Le applicazioni di un sistema wireless miniaturizzato e biocompatibile per le analisi in situ – continua Martina Corsi, dottoranda al DII e coautrice dello studio – sono potenzialmente numerosissime per le più diverse patologie che richiedono un monitoraggio continuo del livello di acidità dei tessuti, come quelle a carico dell’apparato gastrointestinale, analisi di ferite o patologie oncologiche, ma anche per analisi ancora più complesse, oltre alla rilevazione del pH, mettendo a punto sensori a fluorescenza che rispondono a marcatori diversi.”.

Le grandi potenzialità della tecnologia sviluppata di trovare impiego in diverse applicazioni ha portato a una attiva collaborazione del gruppo di ricerca con l’azienda milanese ab medica.

“La pluriennale collaborazione scientifica con il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa e in particolare con il team di Giuseppe Barillaro rappresenta un esempio virtuoso di collaborazione tra una realtà universitaria pubblica di eccellenza e un’azienda come ab medica che investe attivamente tempo e risorse nell’Innovazione. – spiega Cosimo Puttilli, Research and Innovation Manager di ab medica – Nello specifico il nostro ruolo ha riguardato la realizzazione e miniaturizzazione del ricevitore e trasmettitore esterno al sensore, oltre che all’APP che permette di visualizzare i dati acquisiti dal sensore sviluppato a Pisa. L’obiettivo finale sarà quello di integrare la nuova tecnologia all’interno di dispositivi indossabili o impiantabili che permetteranno la diagnosi di patologie oggi molto diffuse, ma allo stato attuale difficili da monitorare”.

Didascalie immagini

1) “mmagine comunicato stampa”: il sistema sensore-sistema optoelettronico miniaturizzato che trasmette i dati rilevati a uno smarphone

2) “sensor bending” il sensore per l rilevazione del pH, completamente biodegradabile nel corpo

3) “sensor twisting” il sensore può essere applicato su materiale flessibile e piagarsi mantenendo le medesime prestazioni

4) “case”: il prototipo sviluppato in collaborazione con ab medica. mostra i led utilizzati per stimolare il sensore e ricevere il segnale modificato