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

Dal bussola del telefono al glucometro

Il monitoraggio di metriche sanitarie come i livelli di glucosio è spesso necessario in molte condizioni di salute. Questo solitamente richiede test di laboratorio o dispositivi medici dedicati costosi.

Questo potrebbe cambiare grazie al riutilizzo di parti dello smartphone ormai onnipresente, secondo un articolo scientifico pubblicato da ricercatori del National Institute of Standards and Technology di Boulder, USA, intitolato “Quantitative, high-sensitivity measurement of liquid analytes using a smartphone compass.”.

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

Questa innovativa adattamento dello smartphone si basa su un idrogel, un materiale poroso che si gonfia quando immerso nell’acqua. I ricercatori Mark Ferris e Gary Zabow hanno creato un idrogel su misura con minuscole particelle magnetiche incorporate.

Questo idrogel è stato progettato in modo da reagire alle variazioni della concentrazione di glucosio o del pH (acidità) contraendosi o espandendosi. Ciò è stato realizzato creando due strati di idrogel, ciascuno che varia di dimensione a una velocità diversa in risposta al pH o al glucosio.

Questo cambiamento di dimensione sposta le particelle magnetiche più vicine o più lontane dalla bussola del telefono, il che può essere misurato facilmente dallo smartphone.

Fonte: NIST

Sia il glucosio che il pH sono metriche importanti in una vasta gamma di malattie, inclusa il diabete. Il metodo ha raggiunto una sensibilità impressionante, rilevando variazioni anche di 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 diagnosi adeguata.

L’idrogel può essere messo a contatto con lo smartphone tramite una semplice clip di plastica, e la variazione del campo magnetico può essere misurata tramite una semplice app. Inoltre, la clip di plastica potrebbe essere addirittura stampata in 3D.

Fonte: Nature

Vantaggi chiave dei glucometri per telefono

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

• Costi: Con gli smartphone già disponibili, la necessità di un dispositivo medico dedicato personalizzato è eliminata.
  • Inoltre, gli idrogel come quello utilizzato qui sono poco costosi e facili da produrre su larga scala. Questo dovrebbe mantenere basso il costo della “cartuccia” per la misurazione del glucosio. Il ricercatore ha stimato i costi degli attuatori di idrogel per la misurazione del glucosio a $0,16 e per il pH a $0,03.
• Non richiede inoltre un’altra fonte di energia, 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 di salute digitale senza costi aggiuntivi.
• L’estrema sensibilità del metodo può consentire l’uso 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 contempo il monitoraggio e la qualità dei dati digitali riguardo alle metriche sanitarie chiave.

Fonte: Unsplash

Cosa c’è dopo?

Regolamentazione

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

Sebbene questo possa essere più una questione regolamentare che tecnica, probabilmente richiederà tempo e denaro.

Saranno inoltre necessari lo sviluppo di un software dedicato e di un’app ergonomica in grado di convertire la misurazione magnetica in una misurazione del glucosio, da validare allo stesso modo da medici e agenzie regolatorie.

Fonte: Unsplash

Infine, qualsiasi condivisione dei dati medici dovrà avvenire in modo da garantire una conservazione sicura e riservata di tali dati. Qualsiasi integrazione con altre app di monitoraggio della salute o comunicazione con professionisti sanitari dovrà rispettare gli stessi requisiti.

Altre misurazioni sanitarie

Il glucosio e il pH sono stati utilizzati in questo studio come prova di concetto dai ricercatori, ma molte altre metriche biologiche potrebbero essere misurate allo stesso modo.

Ad esempio, l’estrema alta sensibilità significa che il glucosio potrebbe essere misurato anche nella saliva, che è molto meno concentrata rispetto al sangue. Unita alla facilità d’uso di uno smartphone, questa misurazione sarebbe molto meno invasiva rispetto a qualsiasi glucometro attuale.

Il metodo potrebbe essere utilizzato anche per altre molecole.

Ad esempio, le istamine sono solitamente misurate mediante analisi di laboratorio sofisticate e richiedono una raccolta di urina di 24 ore, ma potrebbero essere misurate a casa con questo nuovo metodo.

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

Fonte: Unsplash

Design migliorato del rivelatore a idrogel

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

I ricercatori propongono alternative come “un movimento di piegamento con un idrogel fissato a due estremità, invece che a una sola, potrebbe migliorare la stabilità”.

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

Garantire che il sistema rilevi interferenze e contaminanti che potrebbero alterare la misurazione sarà inoltre importante.

Assicurare che l’idrogel abbia una lunga durata di conservazione sarà inoltre indispensabile per un eventuale successo commerciale.

Trasformare i telefoni in strumenti di analisi chimica

Un’altra applicazione di questa scoperta è andare oltre la misurazione di 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 suolo.

Ciò potrebbe rendere questo sistema una potente alternativa alle strisce reattive per il pH usate nei test sul campo, offrendo al contempo la precisione di misurazione di un misuratore da banco da mille 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 immaginate potenziali applicazioni per la quantificazione domestica dei livelli di contaminanti chimici nell’acqua del rubinetto, per il test alimentare di altri liquidi opachi come succo d’arancia, latte, caffè, vino o zuppe, e per l’analisi ambientale, ad esempio per analizzare acque di laghi o ruscelli torbidi in località remote.

Lettura del DNA basata su smartphone?

In futuro, possiamo persino immaginare idrogel che utilizzi tecniche di targeting avanzate, come i polimeri stampati molecularmente e sequenze di acidi nucleici complementari. Questo conferirebbe all’idrogel la capacità di reagire a proteine specifiche e sequenze di DNA.

In tal modo gli smartphone potrebbero diventare in grado di rilevare patogeni nell’aria o nell’acqua, sostituendo test costosi e inquinanti come i test Covid utilizzati durante la pandemia.

Monitoraggio continuo

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

Portiamo costantemente in tasca 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 basterà mettere una goccia di saliva o soffiare sul nostro smartphone, e questo ci fornirà dati biochimici, rilevazione di patogeni, avvisi di inquinamento, ecc.

Aziende di sensori IoT e salute

1. Koninklijke Philips N.V.

Philips è un noto marchio di elettronica di consumo (rasoi, spazzolini elettrici), attivo anche nel settore sanitario. È stato il numero 1 per le domande di brevetto MedTech in Europa nel 2022.

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

I dispositivi indossabili di Philips coprono metriche cardiache, respiratorie e di attività. I suoi sensori possono essere integrati in smartwatch, monitor di salute, cerotti medici e tracker di attività.

Per quanto riguarda i dispositivi indossabili, Philips favorisce una soluzione di partnership, in cui sviluppa per terze parti “i loro” dispositivi medici IoT connessi, pienamente compatibili con il resto delle soluzioni Philips. In questo contesto, offre ai clienti prototipazione, consulenza normativa, sviluppo prodotto end-to-end e produzione su scala industriale.

L’azienda vuole creare un ambiente sanitario digitale completamente integrato, in cui i sensori corrispondono ai dispositivi, e utilizzare più soluzioni di connettività per integrarsi nella soluzione Philips HealthSuite Cloud e consentire analisi approfondite dei dati.

Fonte: Philips

Poiché Philips ha una storia di capacità di stabilire partnership ampie nella misurazione della salute e integrare i dati in soluzioni SaaS sanitarie, potrebbe trovarsi in una posizione privilegiata per integrare anche i dati di glucosio e pH basati su smartphone.

2. Garmin Ltd.

Garmin è leader nell’elettronica outdoor, con un’offerta iniziale di strumenti GPS e di navigazione (auto, marine e aeree), ora ampliata al fitness e al monitoraggio della salute.

Il fitness rappresenta il 23% dei ricavi dell’azienda e il 10% del reddito operativo, principalmente guidato dagli smartwatch. Ha spedito 15 milioni di dispositivi nel 2022.

Fonte: Garmin

Garmin offre un ecosistema completo di dati sanitari per i ricercatori, supportando settori come la ricerca sul sonno, la depressione, i trattamenti per il cancro, la salute delle donne, o persino la guida assonnata.

Garmin potrebbe non essere un gigante tecnologico, ma è estremamente focalizzata sul target outdoor e fitness, facendo guadagnare metà del suo reddito oltre alla navigazione. Questo settore è anche l’area di crescita principale per l’azienda, con il segmento più probabile di diventare la principale fonte di ricavi in futuro.

È probabile che gli utenti Garmin attenti alla salute siano interessati a monitorare più parametri sanitari grazie alle misurazioni basate su idrogel.

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

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

La reputazione di Garmin per prodotti outdoor robusti, di alta qualità e utili si traduce bene nel segmento fitness e salute. Curiosamente, è leader nel segmento premium, con la più alta quota di mercato nella fascia di prezzo >$500, superando Apple (AAPL ) in questo ambito, nonostante Apple domini solitamente il segmento di fascia alta di smartphone, computer e tablet.