Hai bisogno di un glucometro? Il tuo telefono potrebbe presto essere la soluzione

Dalla bussola del telefono al glucometro

Il monitoraggio di parametri sanitari come i livelli di glucosio è spesso necessario in molte condizioni di salute. Ciò di solito richiede test di laboratorio o costosi dispositivi medici dedicati.

Ciò potrebbe cambiare grazie al riutilizzo di parti degli ormai onnipresenti smartphone, secondo un articolo scientifico pubblicato dai ricercatori del National Institute of Standards and Technology di Boulder, USA, intitolato “Misurazione quantitativa e ad alta sensibilità di analiti liquidi utilizzando una bussola per smartphone."

Hanno scoperto un modo per riutilizzare la bussola magnetica integrata nello smartphone in un dispositivo medico in grado di misurare il glucosio o il pH.

Questo innovativo adattamento di uno smartphone si basa sull'idrogel, un materiale poroso che si gonfia quando viene immerso nell'acqua. I ricercatori Mark Ferris e Gary Zabow hanno creato un idrogel dal design personalizzato con minuscole particelle magnetiche incorporate al suo interno.

Questo idrogel è stato progettato in modo tale da reagire ai cambiamenti nella concentrazione di glucosio o nel pH (acidità) restringendosi o ingrandendosi. È stato fatto creando 2 strati di idrogel, ciascuno dei quali cambiava dimensione a una velocità diversa in risposta al pH o al glucosio.

Questo cambiamento di dimensione sposta le particelle magnetiche più vicino o più lontano dalla bussola del telefono, che può essere misurata facilmente dal telefono.

Fonte: NIST

Sia il glucosio che il pH sono parametri importanti in una vasta gamma di malattie, compreso il diabete. Il metodo ha raggiunto una sensibilità impressionante, rilevando cambiamenti fino a pochi milionesimi di mole (l’unità scientifica per un certo numero di atomi o molecole in una sostanza), molto al di sotto della precisione richiesta per una corretta diagnosi.

L'idrogel può essere messo in contatto con lo smartphone tramite un semplice clip-on in plastica, e la variazione del campo magnetico può essere misurata tramite una semplice app. E la clip di plastica potrebbe anche esserlo 3D stampato.

Fonte: Nature

Principali vantaggi dei glucometri telefonici

Di per sé, questo metodo di misurazione non fornisce una misurazione tecnicamente più accurata del glucosio o del pH. Ma porta alcuni vantaggi chiave:

• Costi: con gli smartphone già disponibili, viene eliminata la necessità di un dispositivo medico dedicato personalizzato.
  • Inoltre, gli idrogel come quello utilizzato qui sono economici e facili da fabbricare su larga scala. Ciò dovrebbe mantenere basso il costo della “cartuccia” per la misurazione del glucosio. Il ricercatore ha stimato i costi degli attuatori idrogel per la misurazione del glucosio in 0.16 dollari e per il pH in 0.03 dollari.
• Inoltre non richiede un'altra fonte di alimentazione, rendendolo uno strumento di misurazione ideale in qualsiasi situazione, da casa all'ufficio, ecc.
• Poiché gli smartphone sono già dotati di connettività, possono comunicare i dati medici direttamente ai medici o a un’app sanitaria, fornendo dati diretti ai sistemi sanitari digitali senza costi aggiuntivi.
• L'estrema sensibilità del metodo può consentire l'utilizzo di un campione molto piccolo, rendendo il metodo di misurazione meno invasivo.

Nel complesso, ciò potrebbe cambiare radicalmente la vita quotidiana di milioni di pazienti, migliorando al tempo stesso il monitoraggio e la qualità dei dati digitali sui principali parametri sanitari.

Fonte: Unsplash

Cosa c'è di nuovo?

Regolamento

Questa innovazione deve essere convertita in un metodo di misurazione del glucometro facile da usare, che dovrà essere testato da professionisti medici e convalidato da agenzie per la sicurezza sanitaria come la FDA.

Anche se questa potrebbe essere più una questione normativa che tecnica, probabilmente richiederà tempo e denaro.

Dovrà inoltre essere sviluppato un software dedicato e una corrispondente app ergonomica in grado di convertire la misurazione magnetica in misurazione del glucosio, che dovrà essere ugualmente convalidato da medici e agenzie di regolamentazione.

Fonte: Unsplash

Infine, qualsiasi condivisione dei dati medici dovrà essere effettuata in modo da garantire la conservazione sicura e riservata di tali dati. Qualsiasi integrazione con altre app di monitoraggio sanitario o comunicazione con gli operatori sanitari dovrà affrontare gli stessi requisiti.

Più misurazioni sulla salute

Il glucosio e il pH sono stati utilizzati in questo studio come prova di concetto da parte dei ricercatori, ma molti altri parametri biologici potrebbero essere misurati allo stesso modo.

Grazie alla sensibilità estremamente elevata, ad esempio, è possibile misurare il glucosio anche nella saliva, che è molto meno concentrata rispetto al sangue. Questo, unito alla facilità d’uso di uno smartphone, renderebbe la misurazione molto meno invasiva di qualsiasi glucometro attuale.

Il metodo potrebbe essere utilizzato anche per altre molecole.

Ad esempio, l'istamina viene solitamente misurata mediante sofisticate analisi di laboratorio e richiede la raccolta delle urine delle 24 ore, ma potrebbe essere misurata a casa attraverso il suo nuovo metodo.

Questo potrebbe anche essere utilizzato con una formula di idrogel dedicata che incorpora gruppi leganti l'analita. Ciò potrebbe far reagire l’idrogel a bersagli rilevanti come sodio, potassio, lattato ed enzimi.

Fonte: Unsplash

Design migliorato del rilevatore di idrogel

Le lastre di idrogel uniformi a doppio strato proposte in questo studio sono solo una delle opzioni per progettare uno strumento di misurazione dell'idrogel.

I ricercatori propongono alternative come “un movimento di instabilità con un idrogel fissato a due estremità, anziché solo a una, può migliorare la stabilità”.

Un movimento rotatorio dell'idrogel può consentire alla direzione del campo di passare da negativa a positiva, raddoppiando la possibile variazione totale del segnale e aumentando la gamma dinamica se viene tracciato il numero di volte in cui la direzione del campo cambia tra ogni torsione di 180° dell'attuatore dell'idrogel.

Sarà importante anche garantire che il sistema rilevi interferenze e contaminanti che potrebbero alterare la misurazione.

Garantire che l’idrogel abbia una lunga durata sarà anche un must per il successo commerciale.

Trasformare i telefoni in strumenti di analisi chimica

Un’altra applicazione di questa scoperta va oltre la misurazione dei parametri biologici. La misurazione del pH, ad esempio, è utile in un campione di sangue, ma è altrettanto utile per misurare il pH dell'acqua o del terreno.

Ciò potrebbe rendere questo sistema una potente alternativa alle strisce reattive per pH utilizzate per i test sul campo, offrendo allo stesso tempo la precisione di misurazione di un misuratore da banco da migliaia di dollari a una frazione del costo.

L'idrogel potrebbe anche essere progettato per rispondere ad altri stimoli chimici e fisici come luce, forza ionica e temperatura.

Sono previste potenziali applicazioni per la quantificazione a domicilio dei livelli di contaminanti chimici nell'acqua del rubinetto, per analisi alimentari di altri liquidi opachi come succo d'arancia, latte, caffè, vino o zuppe e per analisi ambientali, come l'analisi di laghi possibilmente torbidi. o ruscello d'acqua in luoghi remoti.

Lettura del DNA tramite smartphone?

Più avanti, possiamo persino immaginare che l'idrogel utilizzi tecniche di targeting avanzate, come ad esempio polimeri ad imprinting molecolare e sequenze di acidi nucleici complementari. Ciò darebbe all’idrogel la capacità di reagire a specifiche proteine ​​e sequenze di DNA.

Gli smartphone potrebbero quindi diventare in grado di rilevare agenti patogeni nell’aria o nell’acqua, sostituendo test costosi e produttori di rifiuti come i test Covid utilizzati durante la pandemia.

Monitoraggio continuo

Questo studio illustra come gli smartphone e l’IoT (Internet of Things) in generale probabilmente rivoluzioneranno il modo in cui gestiremo le misurazioni mediche e chimiche in futuro.

Portiamo sempre nelle nostre tasche un dispositivo elettronico complesso con strumenti analitici estremamente sensibili già integrati, che possono essere riutilizzati per nuove applicazioni.

La misurazione del glucosio sarà probabilmente una delle prime, ma possiamo facilmente immaginare un futuro in cui potremmo semplicemente mettere una goccia di saliva o respirare sul nostro smartphone e ci fornirebbe dati biochimici, rilevamento di agenti patogeni, avvisi di inquinamento, ecc. .

Aziende IoT e sensori sanitari

1. Koninklijke Philips NV

Philips è un noto piccolo marchio di elettronica di consumo (rasoi, spazzolini elettrici), altrettanto attivo nel settore sanitario. È stato il numero 1 per il deposito di brevetti MedTech in Europa per il 2022.

È attiva nei prodotti medici connessi, dai dispositivi indossabili all’imaging, ai respiratori o ai robot medici. L'azienda è attiva anche nel settore dei semiconduttori (compresa la tecnologia maglev) e dell'alta tecnologia/robotica/automazione.

L'offerta di dispositivi indossabili di Philips comprende parametri cardiaci, respiratori e di attività fisica. I suoi sensori possono essere integrati in smartwatch, dispositivi di monitoraggio della salute, patch mediche e activity tracker.

Per quanto riguarda i dispositivi indossabili, Philips preferisce una soluzione di partnership, dove sviluppa per conto terzi i "loro" dispositivi medici IoT (Internet of Things) connessi, pienamente compatibili con il resto delle soluzioni Philips. In tale contesto, offre ai propri clienti servizi di prototipazione, consulenza normativa, sviluppo prodotto end-to-end e produzione su scala industriale.

L'azienda desidera creare un ambiente sanitario digitale completamente integrato, in cui i sensori corrispondano ai dispositivi e quindi utilizzino più soluzioni di connettività per integrarsi nella soluzione Philips HealthSuite Cloud e consentire un'analisi approfondita dei dati.

Fonte: Philips

Poiché Philips ha una storia di capacità di stabilire partnership ad ampio raggio nella misurazione della salute e di integrare i dati nel SaaS sanitario, potrebbe essere in una posizione privilegiata per integrare anche i dati di glucosio e pH basati su smartphone.

2. Garmin Ltd.

Garmin è leader nell'elettronica per esterni, con un'offerta iniziale di GPS e strumenti di navigazione (automobilistici, marini e aerei), ora ampliati al monitoraggio del fitness e della salute.

Il fitness rappresenta il 23% del fatturato dell'azienda e il 10% dell'utile operativo, trainato principalmente dagli smartwatch. Nel 15 ha spedito 2022 milioni di dispositivi.

Fonte: Garmin

Offerte Garmin un ecosistema completo di dati sanitari per i ricercatori, aiutando campi come la ricerca su sonno, Depressione, trattamenti per il cancro, la salute delle donneo anche guida sonnolenta.

Garmin potrebbe non essere un gigante della tecnologia, ma è focalizzato sull'outdoor e sul fitness, realizzando metà delle sue entrate oltre alla navigazione. Questo settore è anche la principale area di crescita per l’azienda, poiché molto probabilmente diventerà la principale fonte di entrate in futuro.

È probabile che gli utenti Garmin attenti alla salute saranno interessati a monitorare più parametri di salute grazie alle misurazioni basate sull'idrogel.

Questo può essere trasformato in un’opportunità da aziende come Garmin, in 2 modi diversi:

• Utilizzare una bussola preesistente o integrare un magnetometro nel proprio dispositivo per consentire l'integrazione delle misurazioni basate sull'idrogel nei propri dispositivi.
• Connetti i loro dispositivi allo smartphone per fornire un modo integrato di visualizzare i dati sanitari sia dallo smartphone che dai dispositivi Garmin.

La reputazione di Garmin per i prodotti outdoor robusti, di alta qualità e utili si converte bene nel segmento del fitness e della salute. È interessante notare che è leader nel segmento premium, con la maggiore quota di mercato nella fascia di prezzo >$ 500, battendo Apple qui, nonostante Apple di solito domini il segmento di prezzo elevato di smartphone, computer e tablet.