Innovazioni e prospettive di sviluppo futuro dei biosensori indossabili

Dalla frequenza cardiaca ai livelli di glucosio, all’idratazione: sono tanti i parametri che i biosensori indossabili monitorano in modo continuo. A fare il punto sullo sviluppo di questi dispositivi che tengono sotto controllo in tempo reale l’organismo è una review pubblicata su Biosensors da Dang-Khoa Vo e Kieu The Loan Trinh, della Gachon University, in Corea del Sud.

I biosensori indossabili

I biosensori indossabili, spesso integrati in accessori come smartwatch o applicati direttamente sulla pelle, forniscono un monitoraggio continuo e in tempo reale di parametri fisiologici e biochimici. Le recenti innovazioni nelle dimensioni, nei materiali e nella comunicazione wireless ne hanno migliorato la funzionalità, il comfort e l’accessibilità, tanto che questi dispositivi sono ormai una parte essenziale della gestione delle malattie croniche, riducendo al minimo le visite mediche.

Questi dispositivi generano anche voluminosi set di dati sanitari: collegati all’intelligenza artificiale, i biosensori consentono di identificare potenziali rischi ben prima che i sintomi si manifestino, andando nella direzione dell’assistenza sanitaria predittiva. Nel complesso, dunque, questi dispositivi supportano un’assistenza più personalizzata, il che dovrebbe ridurre i costi e migliorare gli outcome, portando le persone ad adottare un approccio proattivo nei confronti della propria salute.

Tipi di biosensori e tecnologie chiave

Fondamentalmente, i biosensori sono di tre tipologie: elettrochimici, ottici e piezoelettrici. I biosensori elettrochimici sono utilizzati per rilevare sostanze come glucosio o lattato, mentre quelli ottici utilizzano la luce per evidenziare la presenza di biomolecole e sono in genere integrati nei dispositivi utilizzati nella misurazione dei livelli di ossigeno nel sangue. In ultimo, i biosensori piezoelettrici sono basati sulla conversione dei cambiamenti di massa, pressione o stress meccanico in segnali elettrici e sono utilizzati per tracciare le attività fisiche e la respirazione.

La funzionalità dei biosensori indossabili, anche in termini di accuratezza e flessibilità, è dovuta alle tecnologie utilizzate. La prima tecnologia chiave è la microfluidica, per estrarre dati da fluidi come sudore o saliva. Una seconda tecnologia importante è l’elettronica flessibile, che sfrutta materiali sottili e leggeri che si adattano alla pelle, senza perdita di funzionalità. Infine, l’uso di nanomateriali come grafene e nanotubi di carbonio contribuisce alla sensibilità e selettività dei biosensori, mentre strumenti come Bluetooth, Near Field Communication (NFC) e Wi-Fi rendono possibile la comunicazione wireless tra biosensori e dispositivi mobili per il monitoraggio in tempo reale della salute e l’accesso ai dati da remoto.

Prospettive future

Con l’avanzare della tecnologia, i biosensori creeranno una nuova frontiera nella medicina personalizzata, sfruttando i dati raccolti in tempo reale per sviluppare protocolli di trattamento. Anche la prevenzione ci guadagnerà, dal momento che l’uso di questi dispositivi potrebbe generare consapevolezza della salute e, di conseguenza, scelte di vita più sane.

Tra le sfide da affrontare, invece, in primo luogo c’è bisogno di garantire riservatezza e sicurezza dei dati. In secondo luogo, sono necessari ulteriori studi sul comportamento degli utenti e sugli effetti sulla salute del monitoraggio continuo, oltre che ricerche sull’interoperabilità e sullo scambio di dati senza interruzioni per l’integrazione dei biosensori indossabili con i sistemi sanitari. Infine, sarà necessario affrontare l’ambito normativo, per assicurare un utilizzo clinico sicuro ed efficace di questi sistemi.

Riferimenti:

Vo D.-K. and Trinh K. T. L., Advances in wearable biosensors for healthcare: current trends, applications, and future perspectives. Biosensors (2024); doi: 10.3390/bios14110560