Il glucosio nelle urine? Si misura con un rilevatore ispirato alla pelle del camaleon…

La natura è sempre stata una gran fonte di ispirazione, per l’arte come per la scienza. Per non parlare degli animali e del  loro comportamento. Il camaleonte, ad esempio, è famoso per la sua capacità di mimetizzarsi, per il cambio improvviso di colore, per la sua visione stereoscopica, per la velocità con cui caccia la preda dopo ore di attesa. Adesso però sembra ci sia una ragione in più per ammirarlo, quella di aver ispirato un biosensore per la misurazione delle concentrazioni di glucosio nelle urine, strumento molto utile soprattutto per i diabetici.

Nel mondo, sono quasi mezzo miliardo le persone che soffrono di questa malattia, costrette a monitorare costantemente a glicemia attraverso apparecchi elettronici che analizzano i valori su piccole gocce di sangue. Per questo, la ricerca e lo sviluppo di sistemi innovativi è in costante evoluzione per trovare soluzioni rapide, flessibili, indossabili.

Progettato dai ricercatori della Sapienza, del Cnr e di enti internazionali, il nuovo dispositivo ha preso spunto dalla naturale organizzazione nanostrutturata della pelle del camaleonte. Il biosensore per la misurazione delle concentrazioni di glucosio nelle urine utilizza una combinazione di polimeri a più strati (idrogel) e nanoparticelle di argento. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista NPG Asia Materials – Nature.  

La sfida principale per la realizzazione di questi strumenti, secondo lo studio, consiste nel rilevare il tasso di glucosio senza salasso, in modo veloce, semplice e personalizzato. I livelli di glucosio possono essere misurati utilizzando urine, sudore, saliva, persino attraverso l’analisi del respiro.

Tornando al camaleonte, la sua pelle è caratterizzata da due strati sovrapposti di iridofori, cioè cellule responsabili della sua colorazione. Lo strato inferiore provvede alla termoregolazione, quello superiore controlla i cambiamenti di colore. Gli iridofori dello strato superiore contengono pigmenti cristallini di guanina, in un reticolo regolare. Questi nanocristalli di guanina sono interposti al citoplasma e danno luogo a una disposizione in cui un materiale a più alto indice di rifrazione (guanina) è assemblato con un materiale a più basso indice di rifrazione (citoplasma). Questo meccanismo luce-materia ha ispirato la progettazione di biosensori per produrre dispositivi foto/fototermici che possono monitorare i cambiamenti senza richiedere input di energia esterna.

Il dispositivo realizzato possiede proprietà foto-termiche grazie alle nanoparticelle di argento: l’utilizzo di una radiazione luminosa consente di produrre significative variazioni di temperatura che lo rendono sterilizzabile. Quindi flessibile, antibatterico e riutilizzabile. Inoltre, arricchito di altre funzionalità, il biosensore potrà essere utilizzato anche per il monitoraggio di marker tumorali o il riconoscimento specifico di anticorpi come quelli sviluppati a seguito di infezione da SARS-CoV-2.