Un team dell'Università della California a San Diego ha sviluppato un dispositivo indossabile, sensore di vitamina C non invasivo che potrebbe fornire un nuovo, un'opzione altamente personalizzata per gli utenti per monitorare il loro apporto nutrizionale giornaliero e l'aderenza alla dieta. Lo studio è stato pubblicato il 18 maggio numero 2020 di Sensori ACS .

"I sensori indossabili sono stati tradizionalmente focalizzati sul loro uso nel monitoraggio dell'attività fisica, o per monitorare patologie patologiche, come nel diabete, " ha detto il primo autore Juliane Sempionatto, un dottorato di ricerca Candidato in nanoingegneria nel laboratorio di Joseph Wang presso la Jacobs School of Engineering della UC San Diego. "Questa è la prima dimostrazione dell'utilizzo di un approccio basato sugli enzimi per monitorare i cambiamenti nel livello di una vitamina necessaria, e apre una nuova frontiera nell'arena dei dispositivi indossabili."

"Raramente i sensori indossabili sono stati presi in considerazione per un'alimentazione di precisione, " ha detto Giuseppe Wang, un professore di nanoingegneria e direttore del Center of Wearable Sensors presso l'UC San Diego.

Perché la vitamina C è importante

La vitamina C è un componente dietetico essenziale, in quanto non può essere sintetizzato dal corpo umano e deve essere ottenuto attraverso il nostro cibo o tramite integratori vitaminici. La vitamina è importante per sostenere la salute immunitaria e la produzione di collagene, un attore fondamentale nella guarigione delle ferite, oltre a migliorare l'assorbimento del ferro dagli alimenti a base vegetale. La ricerca in corso sta esaminando se il ruolo della vitamina come antiossidante potrebbe supportare il suo uso nel trattamento di malattie come il cancro e le malattie cardiache.

Più urgente, la vitamina è stata studiata in diversi studi clinici per il suo potenziale nel supportare il recupero da COVID-19, la malattia causata dal nuovo virus SARS-CoV-2. Una manciata di studi passati hanno collegato alte dosi di vitamina C, insieme ad altri trattamenti, alla riduzione dei tassi di mortalità nei pazienti con sepsi e, in uno studio, sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) - entrambe condizioni comuni osservate in casi gravi in ​​cui i pazienti con COVID-19 richiedono cure intensive e intubazione.

Se la vitamina C aiuta i pazienti a riprendersi dalla malattia, un tale sensore indossabile potrebbe aiutare i medici e i pazienti in convalescenza a monitorare i loro livelli di vitamina C durante il trattamento e il recupero, fornendo un'opportunità agli operatori sanitari di regolare con precisione l'integrazione vitaminica per soddisfare le esigenze del paziente.

Il dispositivo indossabile

Il nuovo dispositivo indossabile è costituito da un cerotto adesivo che può essere applicato sulla pelle di un utente, contenente un sistema per stimolare la sudorazione e un sensore ad elettrodo progettato per rilevare rapidamente i livelli di vitamina C nel sudore. Fare così, il dispositivo include elettrodi flessibili contenenti l'enzima ascorbato ossidasi. Quando la vitamina C è presente, l'enzima lo converte in acido deidroascrobico e il conseguente consumo di ossigeno genera una corrente che viene misurata dal dispositivo.

Test e test in vitro su quattro soggetti umani che avevano consumato integratori di vitamina C e succhi di frutta contenenti vitamina C hanno mostrato che il dispositivo era altamente sensibile al rilevamento dei cambiamenti nei livelli e nella dinamica della vitamina quando monitorato per due ore. I ricercatori hanno anche testato la capacità del rilevatore di elettrodi di rilevare i cambiamenti temporali della vitamina C nelle lacrime e nella saliva, dimostrando la sua interfunzionalità. Le differenze osservate nelle dinamiche della vitamina C tra diversi soggetti umani indicano che il dispositivo è promettente per applicazioni di nutrizione personale.

"In definitiva, questo tipo di dispositivo sarebbe prezioso per supportare i cambiamenti comportamentali relativi alla dieta e alla nutrizione, " ha detto Sempionatto. "Un utente potrebbe tracciare non solo la vitamina C, ma altri nutrienti:un cerotto multivitaminico, se vorrai. Questo è un campo che continuerà a crescere rapidamente." Il team della UC San Diego sta collaborando strettamente con un'importante azienda nutrizionale globale DSM verso l'uso di sensori indossabili per la nutrizione personale.

"Nonostante il rapido sviluppo di biosensori indossabili, il potenziale di questi dispositivi per guidare la nutrizione personalizzata non è stato ancora segnalato, ", ha affermato Wang. "Spero che il nuovo cerotto epidermico faciliti l'uso di sensori indossabili per valutazioni non invasive dello stato nutrizionale e il monitoraggio dell'assorbimento di nutrienti per rilevare e correggere le carenze nutrizionali, valutare l'aderenza all'assunzione di vitamine, e sostenere il cambiamento del comportamento alimentare".

Con la pressante necessità di sviluppare nuovi trattamenti per COVID-19, il team è anche alla ricerca di modi per introdurre rapidamente questa tecnologia in un ambiente clinico, nel caso in cui la vitamina C si riveli un trattamento utile per la malattia.