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I biosensori possono rivoluzionare la medicina. Una volta impiantati nel corpo, questi dispositivi possono tracciare una serie di processi biologici, fornendo a medici e pazienti molte informazioni utili.
Prendiamo ad esempio la necessità per le persone affette da diabete di monitorare la glicemia. «I biosensori non solo sono più comodi - e meno dolorosi - rispetto al metodo della puntura del dito, ma possono anche misurare il glucosio in tempo reale», spiega Sabine Seisel, scienziata senior della Ruhr University Bochum in Germania, che ha coordinato il progetto insieme al collega Wolfgang Schuhmann.
Secondo Seisel, l’accesso a tali informazioni consente al paziente di gestire meglio i propri livelli medi di glucosio nel sangue. In questo modo, può anche contribuire a ridurre i rischi a lungo termine, tra cui lo sviluppo di complicazioni mediche potenzialmente gravi.
Allora perché i diabetici si pungono ancora le dita? È emerso che i biosensori non sono proprio perfetti, almeno per ora. «Quando un biosensore viene impiantato, il corpo lo vede come un intruso estraneo e risponde incapsulando il dispositivo, rendendolo prima o poi inutilizzabile», spiega Seisel.
Affrontare questo problema è l’obiettivo principale del progetto ImplantSens. «Volevamo sviluppare biosensori duraturi impiantabili per il monitoraggio del glucosio», aggiunge.
Spegnimento e riaccensione
La maggior parte dei biosensori elettrochimici, come quelli utilizzati per misurare il glucosio, consiste in un elettrodo ricoperto da un enzima che, una volta impiantato, reagisce con il glucosio nel sangue. Ciò provoca una risposta nell’elettrodo, producendo una lettura per il medico e il paziente.
Tuttavia, una volta incapsulato dal sistema immunitario, l’elettrodo non è più in grado di interagire con il glucosio nel sangue.
Per superare questa sfida, la soluzione ImplantSens ha aggiunto un interruttore. «Ciò ci permette di accendere e spegnere il dispositivo, consentendoci di misurare i livelli di glucosio in brevi periodi di accensione», osserva Seisel. «Sebbene questi periodi siano abbastanza lunghi da consentirci di ottenere una lettura accurata, l’intervallo tra due accensioni permette al sistema di riprendersi».
Questa è la versione abbreviata: il sistema in sé è un po’ più complicato e richiede un’attenta combinazione di sensori, polimeri ed enzimi, il tutto ancora in fase di perfezionamento.
Formare oggi i ricercatori di domani
Oltre ad avere bisogno di biosensori pratici, il mondo ha bisogno di scienziati in grado di svilupparli.
«Il potenziale dei biosensori è enorme e il nostro lavoro si concentra solo su una parte di un biosensore utilizzato per un tipo di misurazione», osserva Seisel. «Per sfruttare appieno il potenziale di questa tecnologia dobbiamo insegnare alla prossima generazione di ricercatori come fare ricerca sui biosensori».
In risposta a questa esigenza, il progetto ha dato a 13 giovani scienziati l’opportunità di fare esperienza pratica e di formarsi su biosensori e campi correlati. «Abbiamo voluto offrire le migliori opportunità per formare la prossima generazione di scienziati di punta in aree importanti oggi e nel futuro», afferma Seisel.
Tra gli argomenti trattati vi erano l’elettrochimica, la bioelettrochimica, la tecnologia dei biosensori, la modifica e la produzione di enzimi e l’integrazione e il collaudo di biodispositivi. La formazione si è concentrata in particolare sul difficile ed entusiasmante sviluppo di biosensori stabili impiantabili e duraturi per il monitoraggio del glucosio.
Per migliorare le prospettive di carriera dei borsisti partecipanti, la formazione ha riguardato anche competenze trasversali come la comunicazione, l’impegno pubblico, il pensiero creativo, l’autosviluppo e l’imprenditorialità.
Portare la scienza - e gli scienziati
Il mercato globale dei biosensori è attualmente valutato in circa 26 miliardi di euro. Si prevede inoltre una rapida crescita nei prossimi anni. Per rimanere competitiva, l’Europa ha bisogno di ricercatori altamente qualificati con una profonda esperienza nella tecnologia dei biosensori.
Il progetto ImplantSens, finanziato dal programma azioni Marie Skłodowska-Curie, ha ottenuto questo risultato. La maggior parte dei borsisti del progetto ha conseguito un dottorato di ricerca nel campo della bioelettrochimica e ora lavora come scienziato senior presso università o aziende legate ai biosensori.
«ImplantSens ha portato la scienza e anche gli scienziati che guideranno la ricerca e l’innovazione all’avanguardia di cui l’Europa ha bisogno per mantenere la sua posizione di leader nell’economia basata sulla conoscenza», conclude Seisel.