Un minuscolo sensore potrebbe guidare gli aghi attraverso il corpo e monitorare la salute da lontano

Vai a fare una biopsia in questi giorni ed è probabile che il tuo medico dovrà metterti fuori combattimento, aprire una parte di te e cercare il tessuto necessario. Ma cosa accadrebbe se un minuscolo sensore potesse invece guidare un ago, mappando le tue viscere mentre procede, il tutto mentre tu (e il tuo medico) guardate su uno schermo video?

Questa è la promessa di un nuovo dispositivo, grande quanto un granello di sabbia, in grado di trasmettere un segnale wireless fino a 25 centimetri di distanza. Il lavoro potrebbe anche avere implicazioni per misurare la pressione sanguigna e monitorare il modo in cui i farmaci vengono metabolizzati all’interno del corpo, dicono i ricercatori.

Il dispositivo è "davvero entusiasmante", afferma Nako Nakatsuka, un chimico che sviluppa biosensori in miniatura per misurare i composti cerebrali all'ETH di Zurigo e che non è stato coinvolto nello studio. La capacità di manovrare all'interno del corpo con il minimo disturbo, dice, "è molto interessante".

Il nuovo sensore, il cui funzionamento è descritto oggi su Science, è composto da due magneti: uno è fissato a un involucro di plastica, l'altro può ruotare e oscillare. Un dispositivo esterno utilizza bobine elettromagnetiche per creare un campo magnetico che muove il secondo magnete. Il dispositivo raccoglie quindi letture, come temperatura e pressione, misurando i cambiamenti in questo secondo magnete.

"Il design del sensore è davvero intelligente e piuttosto creativo: pensa fuori dagli schemi", afferma Montserrat Calleja Gómez, un fisico che sviluppa sensori nanomeccanici presso l'Istituto di Micro e Nanotecnologia di Madrid, non coinvolto nello studio.

I ricercatori hanno poi testato il loro minisensore in una varietà di contesti. In un esperimento insolito, hanno incollato il localizzatore sul dorso di un'ape. Anche all'elevata velocità con cui volano le api, il dispositivo è stato in grado di tracciare con precisione i movimenti dell'insetto. "È stato possibile tracciare il percorso e l'orientamento [delle api in volo]", afferma il coautore Jürgen Rahmer, fisico della Philips Research. "Ha funzionato sorprendentemente bene."

Il team di Rahmer ha anche adattato la punta di un ago da biopsia al sensore e lo ha iniettato in una grande massa di gelatina simile a un tessuto per vedere se il sensore poteva aiutare a guidare gli strumenti medici. Il sensore ha tracciato accuratamente l'ago e, fornendo una mappa della posizione dell'ago, ha consentito agli scienziati di spostarlo verso un'area target (in questo caso, una pallina bianca fittizia all'interno del blob). Nel mondo reale, il sensore potrebbe guidare aghi per biopsia, cateteri e altri strumenti verso il bersaglio esatto per somministrare il trattamento, raccogliere campioni di cellule o sezionare un pezzo di tessuto, dicono gli autori.

Se il sensore viene ingerito, potrebbe anche monitorare i cambiamenti in tempo reale all’interno del corpo, ad esempio se le persone con problemi gastrointestinali rispondono ai farmaci o sperimentano riacutizzazioni, dice il team.

L'aspetto più interessante però, dice Nakatsuka, è la capacità del sensore di misurare la pressione, che un giorno potrebbe consentire ai medici di rilevare i cambiamenti della pressione sanguigna all'interno dei vasi sanguigni, fornendo potenzialmente un modo più continuo per monitorare la pressione sanguigna, dice.

Anche la distanza a cui possono trovarsi le bobine di rilevamento dal sensore rappresenta un grande progresso, afferma Calleja Gómez. I ricercatori sono stati in grado di rilevare un segnale fino a circa 25 centimetri di distanza, migliorando le precedenti tecnologie wireless che potevano arrivare solo fino a 5 centimetri di distanza, sottolinea. Secondo gli autori, ampliare questa distanza potrebbe, ad esempio, rendere più semplice per i pazienti monitorare la propria pressione sanguigna a casa.

Il dispositivo è anche relativamente economico – costa da 1 a 100 dollari, a seconda di quanto tempo deve rimanere nel corpo – e di quanto sia facile da produrre, dicono gli autori. "Posso farcela sul tavolo della cucina", afferma il coautore dello studio Bernhard Gleich, fisico della Philips. Oltre ai magneti, dice: "Ti serve solo un po' di tubo di plastica, un po' di spago e un po' di adesivo e metti tutto insieme".

Tuttavia, Gleich stima che potrebbero volerci dai 5 agli 8 anni prima che il dispositivo venga utilizzato sugli esseri umani per le applicazioni più semplici. C'è ancora molto lavoro da fare per garantire che i sensori non solo funzionino correttamente, ma anche non danneggino le persone.