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

20 Febbraio 2023
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Il sistema, composto da un sensore biodegradabile nel corpo e da un sistema microelettronico indossabile, 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.  


il sistema sensore-sistema optoelettronico miniaturizzato che trasmette i dati rilevati a uno smartphone

Lo studio è stato pubblicato su Advanced Materials Technologies 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 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 per l rilevazione del pH. Completamente biodegradabile nel corpo, può essere applicato su materiale flessibile e piagarsi mantenendo le medesime prestazioni

“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.”

La grande 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.

Il prototipo sviluppato in collaborazione con ab medica. mostra i led utilizzati per stimolare il sensore e ricevere il segnale modificato. Le dimensioni miniaturizzate del sistema sono evidenti confrontandolo con una moneta da un euro

“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".