Hacking the Human Body con tatuaggi temporanei e piccoli impianti

Quando i dispositivi sono in grado di tracciare tutti i passi che facciamo e le parti del corpo sono realizzate su stampanti 3D, sembra stranamente primitivo che le persone diabetiche debbano ancora muovere le dita ogni giorno per controllare il livello di zucchero nel sangue. Non sorprende che sia uno dei grandi motivi per cui molti pazienti diabetici cadono fuori strada quando si tratta di gestire le loro condizioni: si stancano di tutte le punture di spillo.

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Ma il sollievo dalle punte delle dita doloranti sembra essere sulla strada, sotto forma di un semplice piacere dell'infanzia: il tatuaggio temporaneo. Un team di ricerca dell'Università della California, San Diego, ha creato un sensore flessibile stampato su una sottile carta per tatuaggi che si attacca alla pelle di una persona. Una volta fissati, gli elettrodi della striscia generano una corrente lieve per circa 10 minuti dopo ogni pasto. Quella corrente attira il glucosio, trasportato attraverso il corpo da ioni sodio caricati positivamente, più vicino alla superficie della pelle. Misurando quanto è forte la carica appena sotto la pelle, il sensore stima la quantità di glucosio, lo zucchero che i diabetici hanno difficoltà a scomporre, è nel flusso sanguigno.

Un dispositivo chiamato GlucoWatch, approvato dalla FDA nel 2001, funzionava con lo stesso principio generale, ma non ha mai funzionato. Il problema era che causava irritazioni alla pelle e spesso diceva alle persone che i loro livelli di zucchero nel sangue erano più alti di quanto non fossero in realtà.

Finora, il tatuaggio temporaneo ha evitato questi problemi, in parte perché utilizza una corrente elettrica inferiore. Sette persone di età compresa tra 20 e 40 anni, che hanno partecipato a un test, non hanno segnalato altro che un leggero formicolio quando il tatuaggio stava misurando. E quelle misurazioni, raccolte dopo pasti ricchi di carboidrati di bibite e panini, erano molto simili alle letture di zucchero nel sangue prese attraverso bastoncini tradizionali.

Ogni tatuaggio dura un giorno, prima di dover essere sostituito. Può sembrare piuttosto inefficiente, ma le strisce del sensore di zucchero nel sangue sono poco costose, solo pochi centesimi ciascuna, secondo il ricercatore capo Amay Bandodkar.

Nella sua fase sperimentale, il tatuaggio temporaneo non può fornire alla persona che lo indossa un valore numerico del livello di zucchero nel sangue. Ma l'obiettivo è quello di fornire al tatuaggio funzionalità Bluetooth che gli consentano di inviare i dati direttamente a un dispositivo mobile o all'ambulatorio medico.

I tatuaggi temporanei per il diabete non saranno presto in farmacia. La ricerca di San Diego è stata fatta per creare una prova di concetto. L'approccio funzionerebbe e quanto bene? Ma sulla base dei risultati, Bandodkar ritiene che i tatuaggi temporanei possano essere utilizzati anche per misurare altri composti nel sangue, come farmaci o livelli di alcol.

Il corpo elettrico

L'idea di utilizzare gli impulsi elettrici per manipolare o trattare i disturbi non è affatto nuova: il primo pacemaker è stato impiantato in un corpo umano nel 1958. Ma fino a poco tempo fa, i dispositivi erano generalmente goffi e non particolarmente precisi, spesso stimolando più circuiti neurali del necessario a.

Ora, tuttavia, sta prendendo forma un nuovo campo di ricerca medica, a volte indicato come "elettroceutici". Implica l'uso di dispositivi elettronici impiantabili per controllare i circuiti neurali del corpo e funziona secondo la teoria secondo cui se è possibile mappare il percorso neurale di una malattia, è possibile utilizzare minuscoli elettrodi per curarla. Concentrandosi su particolari neuroni, i trattamenti potrebbero essere molto più precisi che inondare un intero sistema di farmaci.

GlaxoSmithKline, la società farmaceutica e sanitaria britannica, sta già scommettendo su questo tipo di ricerca bioelettrica. Ha creato un fondo da $ 50 milioni per supportare fino a sette start-up di dispositivi sul campo e lo scorso autunno ha impegnato altri $ 5 milioni in un fondo per la sfida dell'innovazione per incoraggiare i ricercatori a sviluppare dispositivi bioelettrici.

Anche il National Institutes of Health ha fatto un salto, annunciando lo scorso autunno che spenderà quasi $ 250 milioni nei prossimi sei anni per mappare i percorsi neurali e le attività elettriche di cinque diversi sistemi di organi, e quindi sviluppare dispositivi che possono collegarsi all'appropriato nervi e combattere le malattie in quegli organi. Questa non sarà una piccola impresa. I ricercatori dovranno essere in grado di identificare quali nervi fanno cosa per un organo in modo da sapere dove applicare la carica elettrica.

Ma già, i dispositivi bioelettronici stanno mostrando dove è diretta la medicina:

• All'inizio di questo mese, la Food and Drug Administration (FDA) ha approvato un dispositivo che stimola i nervi nello stomaco per aiutare le persone obese a perdere peso. Il sistema ricaricabile Maestro è costituito da un piccolo disco, impiantato sotto la pelle contro le costole, che genera un impulso elettrico. Quel polso invia segnali che bloccano il nervo vago, facendo sentire la persona piena.
• L'anno scorso, la FDA ha dato il via libera a un dispositivo impiantato vicino alla clavicola che colpisce leggermente il nervo ipoglosso sotto il mento. È un nuovo tipo di trattamento per l'apnea notturna, la condizione in cui le persone smettono di respirare durante il sonno perché le loro vie aeree si chiudono temporaneamente. Gli impulsi elettrici sono progettati per mantenere aperte le vie aeree.
• Più della metà dei pazienti con artrite reumatoide grave in un recente studio clinico ad Amsterdam ha affermato che il loro dolore si è ridotto dopo che un dispositivo è stato impiantato nel loro collo. Usando un magnete, i pazienti sono stati in grado di accendere il dispositivo per tre minuti ogni giorno. Gli impulsi elettrici risultanti hanno ridotto il numero di cellule immunitarie che viaggiano verso le articolazioni, alleviando l'infiammazione che provoca dolore.
• I ricercatori in Germania sono stati in grado di abbassare la pressione sanguigna dei ratti fino al 40% con un dispositivo che avvolge un nervo nel collo. Gli scienziati hanno detto che la pressione sanguigna è scesa entro cinque secondi dopo la stimolazione del nervo.
• Alla fine dell'anno scorso, la FDA ha approvato il primo dispositivo di neuromodulazione wireless che può aiutare ad alleviare il dolore cronico alla schiena e alle gambe. Il piccolo dispositivo impiantabile, lungo solo pochi centimetri, innesca una reazione che consente al cervello di rimappare specifici segnali di dolore.