Addio puntura al dito: il diabete si scoprirà con un respiro. La svolta dalla Penn State

Una vera e propria rivoluzione si profila all’orizzonte per milioni di persone. Diagnosticare il diabete, una condizione che affligge una fetta enorme della popolazione mondiale (circa 37 milioni di adulti solo negli Stati Uniti, di cui uno su cinque totalmente inconsapevole), potrebbe presto diventare semplice come respirare.

I ricercatori della Penn State University hanno messo a punto un sensore rivoluzionario in grado di rilevare l’acetone nel respiro, offrendo un metodo rapido, economico e non invasivo per identificare il diabete e il prediabete, mandando in pensione i costosi e spesso fastidiosi esami del sangue. Il paper scientifico su cui si basa questa realizzazione è stato pubblicato su Chemical Engineering Journal.

Come funziona il sensore rivoluzionario

La nuova tecnologia si basa su un principio semplice: l’analisi dell’acetone, un sottoprodotto naturale del metabolismo dei grassi. Sebbene tutti espirino piccole quantità di acetone, livelli superiori a 1,8 parti per milione sono un chiaro segnale di un metabolismo alterato, indicativo di un rischio concreto di diabete.

“Mentre esistono già sensori in grado di rilevare il glucosio nel sudore, questi richiedono di indurre la sudorazione attraverso esercizio fisico o sostanze chimiche, il che non è sempre pratico”, spiega Huanyu “Larry” Cheng, professore associato di ingegneria alla Penn State. “Questo nuovo sensore, invece, richiede solo di espirare in un sacchetto, immergervi il dispositivo e attendere pochi minuti per il risultato”. Questo elimina la necessità di analisi di laboratorio complesse, abbattendo drasticamente costi e tempi.

Struttura molecolare del grafene

La scienza dietro l’innovazione: Grafene e ossido di zinco

La creazione di questo sensore ha richiesto un approccio ingegneristico geniale. Il team ha utilizzato il grafene indotto da laser, un materiale poroso ottenuto “bruciando” una pellicola di poliimmide con un laser a CO2. Cheng ha paragonato il processo a una fetta di pane troppo tostata che si trasforma in carbone.

Tuttavia, il grafene da solo non era sufficientemente selettivo. La vera svolta è arrivata combinandolo con l’ossido di zinco. “La giunzione creata tra questi due materiali ha permesso un rilevamento molto più selettivo delle molecole di acetone rispetto ad altre presenti nel respiro”, ha affermato Cheng.

Superare gli ostacoli: l’umidità del respiro

Una delle sfide più grandi era l’umidità. L’aria umida del respiro poteva interferire con la misurazione, aderendo alla superficie del sensore e falsando i risultati. Per risolvere questo ostacolo insidioso, i ricercatori hanno aggiunto una speciale membrana idrofobica che blocca le molecole d’acqua ma lascia passare liberamente l’acetone, garantendo così una lettura precisa e affidabile.

Uno sguardo al futuro: oltre la diagnosi del diabete

Al momento, il test richiede di soffiare in un sacchetto per isolare il campione dall’aria ambientale. Ma il team di Cheng è già al lavoro per progettare una versione futura che possa funzionare direttamente sotto il naso o integrata in una mascherina, per un monitoraggio ancora più semplice e continuo.

Le potenziali applicazioni future sono immense e vanno oltre il diabete. “Se potessimo capire meglio come i livelli di acetone nel respiro cambiano con la dieta e l’esercizio fisico, in modo simile a come fluttuano i livelli di glucosio, si aprirebbero opportunità incredibili per la gestione della salute personalizzata”, ha concluso Cheng.

Questa ricerca, finanziata dai National Institutes of Health e dalla National Science Foundation degli Stati Uniti, promette di cambiare radicalmente non solo la diagnosi del diabete, ma l’intero approccio al monitoraggio della nostra salute.