I ricercatori del Caltech hanno creato delle maschere in grado di analizzare i biomarcatori del respiro per monitorare condizioni di salute come l’asma e la BPCO.
Il vostro respiro può rivelare molto di voi. Ogni espirazione contiene ogni sorta di composti, tra cui possibili biomarcatori di malattie o condizioni polmonari, che potrebbero fornire ai medici un’indicazione preziosa sulla vostra salute.
Ora una nuova maschera intelligente, sviluppata da un team del California Institute of Technology, potrebbe aiutare i medici a verificare la presenza di questi segnali nel respiro in modo continuo e non invasivo. Un paziente potrebbe indossare la maschera a casa, misurare i propri livelli e poi recarsi dal medico se è probabile una riacutizzazione.
“Non devono venire in clinica per valutare il loro livello di infiammazione”, afferma Wei Gao, professore di ingegneria medica al Caltech e uno dei creatori della maschera intelligente. “Questo può essere un salvavita”.
La maschera intelligente, i cui dettagli sono stati pubblicati oggi su Science, utilizza un sistema di raffreddamento in due parti per raffreddare il respiro di chi la indossa. Il raffreddamento trasforma il respiro in condensato del respiro espirato (EBC).
L’EBC, essenzialmente una versione liquida del respiro di una persona, è più facile da analizzare, perché biomarcatori come i nitriti e il contenuto di alcol sono più concentrati in un liquido che in un gas. Il design della maschera si ispira alle capacità capillari delle piante, utilizzando una serie di moduli microfluidici che creano pressione per spingere il fluido EBC verso i sensori nella maschera.
I sensori sono collegati via Bluetooth a un dispositivo come un telefono, dove il paziente ha accesso ai dati sanitari in tempo reale.
“La sfida più grande è sempre stata la raccolta di campioni in tempo reale. Questo problema è stato risolto. Si tratta di un cambiamento di paradigma”, afferma Rajan Chakrabarty, professore di Ingegneria ambientale e chimica alla Washington University di St. Louis, che non ha partecipato alla ricerca.
Il team del Caltech ha testato la maschera intelligente su pazienti, tra cui alcuni affetti da broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) o asma, o che avevano appena superato un’infezione da Covid-19. Le maschere sono state testate per verificarne il comfort e la traspirabilità, ma volevano anche vedere se funzionavano effettivamente per tracciare biomarcatori utili durante le attività quotidiane del paziente, come l’esercizio fisico e il lavoro.
La maschera ha rilevato livelli più elevati di nitriti nei pazienti affetti da asma o da altre patologie che comportano l’infiammazione delle vie aeree. Ha anche rilevato un contenuto di alcol più elevato dopo che un paziente era uscito a bere, il che dimostra un’altra potenziale applicazione della maschera. L’analisi del respiro in questo modo è più accurata del tipico test dell’etilometro, che prevede che il paziente soffi in un dispositivo. Il soffio può produrre risultati imprecisi a causa dell’alcol contenuto nella saliva che viene sputato.
I ricercatori sperano che questo sia solo l’inizio. Hanno in programma di testare le maschere su una popolazione più ampia e, se tutto va bene, di commercializzarle per farle conoscere a un pubblico più vasto. Sperano che la maschera sia una piattaforma per un’applicazione più ampia, in cui possano essere inseriti e rimossi sensori per una serie di biomarcatori.
“Mi piacerebbe poter togliere i loro sensori, mettere i miei sensori e questo diventerebbe l’elemento base per tutti gli altri tipi di sviluppo”, dice Albert Titus, professore e presidente del Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell’Università di Buffalo, che non faceva parte del team del Caltech. “È lì che mi piacerebbe che si arrivasse”.
Ad esempio, potrebbe esserci la possibilità di misurare i chetoni nel respiro, un livello elevato dei quali è un segno di diabete, o i livelli di glucosio, per aiutare le persone con diabete a monitorare la loro condizione.
“La maschera può essere riconfigurata per molte applicazioni diverse”, spiega Gao.
