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Ultra-robust, flexible organic sensors for application in lactic acid sensing and selective biosensing

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 747461

  • Data di avvio

    1 Luglio 2017

  • Data di completamento

    30 Giugno 2019

Finanziato da:

H2020-EU.1.3.2.

  • Bilancio complessivo:

    € 171 792,60

  • Contributo UE

    € 171 792,60

Coordinato da:

THE CHANCELLOR MASTERS AND SCHOLARSOF THE UNIVERSITY OF CAMBRIDGE

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Una nuova architettura di rilevamento indossabile permette il monitoraggio di biomarcatori nel sudore

L’uso di biosensori indossabili affidabili per il monitoraggio dello stato di salute è adesso una possibilità concreta grazie a ricercatori finanziati dall’UE che hanno sviluppato architetture basate su semiconduttori organici con proprietà uniche.

Salute
© Jarun Ontakrai, Shutterstock

Sono urgentemente necessarie nuove soluzioni per affrontare il problema dell’aumento vertiginoso dei costi sanitari, dal momento che la percentuale di cittadini anziani in Europa continua a crescere. I progressi compiuti nel campo della tecnologia dell’informazione, come l’Internet delle cose, hanno creato i presupposti per lo sviluppo di nuovi sensori non invasivi in grado di monitorare segni vitali e biomarcatori per un periodo di tempo prolungato. Queste informazioni possono poi essere trasmesse a uno smartphone o a uno smartwatch. Un esempio specifico è il monitoraggio dei livelli di cortisolo attraverso un sensore indossabile che analizza il sudore per la diagnosi e il trattamento efficace di problemi di salute mentale come la depressione. Tali disturbi sono legati alla concentrazione di cortisolo, che potrebbe essere misurata in maniera non invasiva nel sudore. Purtroppo, attualmente ciò non è realizzabile e l’analisi deve essere eseguita in laboratori di ricerca in cui non è possibile monitorare l’evoluzione delle concentrazioni, un dato essenziale per una diagnosi e un trattamento accurati.

La risposta risiede nel sudore

Il progetto dei sensori Robust OTFT ha risposto a questa sfida mediante lo sviluppo di una nuova architettura di rilevamento indossabile a elevata stabilità, basata su polimeri semiconduttori che possono essere utilizzati per il rilevamento selettivo di biomarcatori come il cortisolo nel sudore. «Poiché le concentrazioni nel sudore sono basse e il monitoraggio deve protrarsi per vari giorni, i sensori devono funzionare per periodi prolungati in ambienti acquosi e devono essere selettivi soltanto per uno specifico biomarcatore o agente patogeno. Entrambi questi aspetti sono attualmente molto difficili da ottenere», afferma Mark Nikolka, borsista del programma Marie Skłodowska-Curie. I polimeri semiconduttori offrono una varietà di caratteristiche interessanti, tra cui il basso costo, la facilità di lavorazione, la regolabilità, l’elasticità e la biocompatibilità, che li rendono materiali ideali per la realizzazione di biosensori indossabili sulla pelle. «Questi materiali stanno diventando potenti strumenti per il rilevamento e il monitoraggio in tempo reale di biomarcatori o agenti patogeni nel sudore, offrendo opportunità senza precedenti nel campo dell’assistenza sanitaria personalizzata e del monitoraggio», spiega Nikolka.

Usi molteplici e nuove opportunità

I ricercatori hanno sviluppato una nuova architettura di rilevamento che può essere resa selettiva per specifici analiti attraverso modifiche note della superficie. Il sensore, basato su un transistor a doppia porta, risponde selettivamente al legame di un analita dotato di carica. «Non è sensibile a numerose altre variazioni, come la conduttività o il pH della soluzione dell’analita», commenta Nikolka. «Allo stesso tempo, la struttura del sensore è molto stabile e non si degrada nemmeno dopo vari giorni di utilizzo». Per amplificare di vari ordini di grandezza la carica dei biomarcatori, viene utilizzato uno strato ionico-dielettrico che rende il rilevamento estremamente sensibile. La struttura sviluppata integra anche un nuovo «amplificatore ionico» in grado di rilevare in modo affidabile segnali inferiori a un millivolt; questa tecnologia riveste interesse anche per la realizzazione di nuovi elettrodi per ECG. Nikolka afferma: «Speriamo che in futuro questo nuovo sensore flessibile ed estensibile apra le porte a nuove applicazioni per il monitoraggio della salute sulla pelle». I sensori Robust OTFT hanno le potenzialità per produrre un impatto significativo sullo sviluppo di applicazioni mediche personalizzate utilizzabili nella vita reale, come il monitoraggio dello stato di salute psicologico o lo screening rapido ed economico di biomarcatori tumorali. «Il progetto offrirà nuove opportunità nel campo della medicina personalizzata, contribuirà a migliorare i trattamenti e a ridurre i costi dell’assistenza sanitaria permettendo di limitare le visite dal medico o il prelievo di campioni per le analisi di laboratorio», conclude Nikolka.

Parole chiave

Sensori Robust OTFT, sudore, biomarcatore, indossabile, cortisolo, polimero, medicina personalizzata

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 747461

  • Data di avvio

    1 Luglio 2017

  • Data di completamento

    30 Giugno 2019

Finanziato da:

H2020-EU.1.3.2.

  • Bilancio complessivo:

    € 171 792,60

  • Contributo UE

    € 171 792,60

Coordinato da:

THE CHANCELLOR MASTERS AND SCHOLARSOF THE UNIVERSITY OF CAMBRIDGE