Anello intelligente che monitora sei biomarcatori di salute dal sudore / Smart ring monitors six health biomarkers from sweat

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

In una metà dell'anello sono alloggiati l'insieme di sensori (strisce arancioni), il componente per l'estrazione del sudore ed il canale fluidico / In one half of the ring is housed the sensor array (orange stripes), sweat extraction component and fluidic channel 

Negli Stati Uniti, alcuni ingegneri hanno creato un anello intelligente in grado di monitorare simultaneamente ed in modo continuo diversi biomarcatori chimici presenti nel sudore delle dita.

Sviluppato da un gruppo dell'Università della California di San Diego, l'anello intelligente è in grado di monitorare glucosio, chetoni, vitamina C, acido urico, lattato ed alcol. Il loro lavoro è descritto in dettaglio sulla rivista Nature Communications.

Il gruppo del laboratorio di Joseph Wang, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Nanotecnologica della famiglia Aiiso Yufeng Li alla Jacobs School of Engineering dell'UC San Diego, ritiene che la loro innovazione rappresenti il ​​primo anello intelligente completamente integrato per il monitoraggio biochimico quotidiano.

"Gli anelli commerciali forniscono solo informazioni biofisiche, ma mancano di informazioni molecolari sui marcatori biochimici che offrono approfondimenti più dettagliati sullo stato di salute di un individuo", ha affermato Tamoghna Saha, prima autrice dello studio e ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di Wang.

Per rilevare i biomarcatori nel sudore, l'anello non richiede esercizio fisico od altri sforzi; il sudore viene aspirato passivamente attraverso la superficie della pelle per osmosi, utilizzando una tecnica ideata da Saha.

Il monitoraggio simultaneo di più biomarcatori ha il potenziale per ampliare il quadro sanitario in tempo reale in molti scenari diversi, tra cui la gestione del diabete ed il monitoraggio nutrizionale.

"Un anello in grado di acquisire informazioni molecolari dinamiche in tempo reale sarebbe estremamente utile per prendere decisioni consapevoli in merito a salute, alimentazione e stile di vita", ha dichiarato Wang in un comunicato. "Ad esempio, la capacità dell'anello di monitorare continuamente e simultaneamente sia il glucosio che i chetoni sarebbe di grande beneficio per un dosaggio ottimale dell'insulina nella gestione del diabete."

Nei test condotti su volontari sani e su persone affette da diabete di tipo 1, le misurazioni della glicemia effettuate con l'anello intelligente per la rilevazione di biomarcatori hanno mostrato una stretta correlazione con quelle dei monitor continui della glicemia (CGM) commerciali, mentre le misurazioni dei chetoni hanno mostrato una stretta correlazione con quelle dei glucometri commerciali.

L'anello intelligente per biomarcatori è un prototipo completamente integrato che include tutta la tecnologia necessaria per il rilevamento dei biomarcatori, componenti elettronici a basso consumo ed una batteria flessibile.

Le informazioni sui biomarcatori vengono inviate in modalità wireless a un'app per smartphone. L'anello assorbe il sudore passivamente utilizzando un idrogel osmotico, un polimero morbido che crea un gradiente di pressione per estrarre il fluido dalla pelle senza dolore. Il sudore raccolto viene analizzato da una serie di sensori elettrochimici all'interno dell'anello. 

Attraverso misurazioni ripetute, vengono stabiliti fattori di calibrazione specifici per ciascun soggetto, al fine di convertire le risposte attuali in valori di concentrazione, consentendo così una comprensione più personalizzata delle tendenze dei biomarcatori.

L'anello è alimentato da una batteria ricaricabile flessibile all'ossido di zinco-argento che garantisce fino a 12 ore di funzionamento tra una ricarica e l'altra. Il circuito elettronico misura meno di una moneta da 10 pence, mentre il rivestimento esterno dell'anello intelligente è realizzato in un polimero stampato in 3D.

"Un'integrazione di questo tipo nelle dimensioni ridotte di un anello è straordinaria", ha affermato Wang. 

ENGLISH

Engineers in the US have created a smart ring that simultaneously and continuously monitors different chemical biomarkers from finger sweat.

Developed by a team at the University of California San Diego, the smart ring is capable of monitoring glucose, ketones, vitamin C, uric acid, lactate and alcohol. Their work is detailed in Nature Communications.

The team from the lab of Joseph Wang, professor in the Aiiso Yufeng Li Family Department of Chemical and Nano Engineering at the UC San Diego Jacobs School of Engineering, believe their advance marks the first fully integrated smart ring for daily biochemical monitoring.

“Commercial rings only provide biophysical information, but they lack molecular information about biochemical markers that offers deeper insights about an individual’s health status,” said study first author Tamoghna Saha, a postdoctoral researcher in Wang’s lab.

For the ring to detect biomarkers in sweat, exercise or other exertion is not required; sweat is passively drawn up through the surface of the skin via osmosis using a technique pioneered by Saha.

Tracking multiple biomarkers simultaneously has the potential to broaden the real-time health picture in many different scenarios, including diabetes management and nutrition tracking.

“A ring capturing dynamic molecular information in real time would be extremely useful for making informed decisions regarding health, diet and lifestyle,” Wang said in a statement. “For example, the ring’s ability to track both glucose and ketone continuously and simultaneously would greatly benefit optimal insulin dosing for the management of diabetes.”

In trials with healthy volunteers and people living with type‑1 diabetes, the biomarker smart ring’s glucose readings closely tracked those from commercial continuous glucose monitors (CGMs), while the ketone readings closely tracked ketone readings from commercial blood meters.

The biomarker smart ring is a fully integrated prototype that includes all the necessary biomarker sensing technology, low-power electronics and a flexible battery.

Biomarker information is sent wirelessly to a smartphone app. The ring draws sweat passively using an osmotic hydrogel, a soft polymer that creates a pressure gradient to pull fluid from the skin painlessly. The collected sweat is analysed by an electrochemical sensor array within the ring. 

Through repeated measurements, subject-specific calibration factors are established to convert current responses into concentration values, thereby enabling more personalised insight into the biomarker trends.

The ring is powered by a flexible zinc-silver oxide rechargeable battery that supplies power for up to 12 hours of operation between charges. The electronic board measures smaller than a 10 pence piece, while the outer shell of the smart ring is made from a 3D‑printed polymer.

“Such integration onto the small footprint of a ring form factor is amazing,” said Wang. 

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/smart-ring-monitors-health-biomarkers-from-sweat?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-270726%20-%20Monday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Fsmart-ring-monitors-health-biomarkers-from-sweat&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer