Un nuovo prototipo di mascherina hi-tech, sviluppato dai ricercatori del California Institute of Technology (Caltech), potrebbe rivoluzionare il monitoraggio delle condizioni respiratorie e metaboliche. Chiamata EBCare, questa mascherina intelligente è progettata per analizzare in tempo reale le sostanze chimiche presenti nel respiro, offrendo un metodo innovativo e meno invasivo per monitorare la salute.
La mascherina EBCare
Wei Gao, professore di ingegneria medica al Caltech, insieme al suo team, ha sviluppato questo dispositivo per affrontare una serie di sfide nel campo della medicina di precisione. Gao e i suoi colleghi hanno spiegato che mentre molte mascherine intelligenti in fase di sviluppo si concentrano sul monitoraggio dei cambiamenti fisici come temperatura, umidità e frequenza del respiro, EBCare va oltre, “analizzando le sostanze chimiche presenti nel respiro in tempo reale“.
Il respiro espirato contiene una varietà di composti che possono essere utilizzati per monitorare condizioni come l’asma, la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) e le infezioni post-COVID-19. “Il monitoraggio del respiro di un paziente è qualcosa che viene fatto di routine“, ha dichiarato Gao, ma fino ad ora, questo richiedeva visite cliniche e tempi di attesa per i risultati di laboratorio. Con EBCare, invece, queste informazioni possono essere ottenute “a casa o in ufficio“, sfruttando l’aumento dell’uso delle mascherine dopo la pandemia di COVID-19.
Come funziona EBCare
L’innovazione chiave della mascherina EBCare risiede nella sua capacità di raffreddare e condensare il respiro, trasformandolo in un liquido che può essere analizzato immediatamente. Gao ha spiegato che in ambiente clinico, il raffreddamento del respiro avviene separatamente dall’analisi, utilizzando strumenti ingombranti come secchi di ghiaccio. La mascherina di Gao, invece, è dotata di un sistema di raffreddamento passivo che combina il raffreddamento evaporativo dell’idrogel con il raffreddamento radiativo, rendendo il processo molto più semplice e portatile.
Una volta che il respiro è condensato in forma liquida, questo viene trasportato attraverso una rete di capillari ispirata al trasporto dell’acqua nelle piante. “Abbiamo imparato dalle piante come trasportare l’acqua“, ha detto Gao, utilizzando la forza capillare per spostare il liquido verso i sensori per l’analisi. I risultati vengono quindi trasmessi wireless a dispositivi come telefoni o computer, permettendo un monitoraggio in tempo reale e senza fili.
La mascherina intelligente
La mascherina EBCare è stata progettata per essere accessibile, con un costo di produzione di circa 1 dollaro in materiali. I primi studi hanno dimostrato la sua efficacia nel rilevare biomarcatori come il nitrito, indicatore di infiammazione delle vie aeree nei pazienti con asma e BPCO. Inoltre, la mascherina ha mostrato potenzialità per monitorare i livelli di alcol nel sangue e i livelli di ammonio, un indicatore della funzione renale.
“Questi primi studi sono una prova di concetto”, ha affermato Gao, aggiungendo che l’obiettivo futuro è quello di espandere la tecnologia per includere vari marcatori legati a diverse condizioni di salute. Harry Rossiter, coautore dello studio, ha sottolineato l’importanza di questa innovazione, definendola “un importante passo avanti nella possibilità di monitorare la salute dei polmoni in tempo reale“.
Wenzheng Heng, studente laureato al Caltech e autore principale dello studio, ha dichiarato che “la mascherina rappresenta un nuovo paradigma per la gestione delle malattie respiratorie e metaboliche e per la medicina di precisione“. La capacità di ottenere campioni di respiro e analizzare le molecole chimiche attraverso una semplice mascherina giornaliera potrebbe trasformare il modo in cui gestiamo la nostra salute.
La mascherina EBCare rappresenta non solo una risposta alle esigenze attuali di monitoraggio respiratorio post-COVID-19, ma anche un potenziale strumento per una vasta gamma di applicazioni mediche. Con la possibilità di aggiungere biosensori per rilevare un’ampia gamma di composti, questa tecnologia potrebbe essere un passo avanti significativo per il futuro della diagnostica e del monitoraggio della salute.
