Ricerche

Ologrammi sensibili, che cambiano colore in presenza di certi composti, sono stati sviluppati in forma di test e dispositivi medici portatili, per essere usati nel monitoraggio delle condizioni come il diabete, le funzioni cardiache, le infezioni e lo squilibrio di elettroliti e ormoni, in modo facile ed economico.

Gli ologrammi "intelligenti" possono essere usati per testare sangue, respiro, urine, saliva o liquido lacrimale su una vasta gamma di composti, come glucosio, alcool, ormoni, farmaci, o batteri. Quando uno di questi composti è presente, l'ologramma cambia colore, rendendo il monitoraggio di varie condizioni tanto semplice quanto controllare il colore dell'ologramma su un gradiente di colore.

Sono attualmente in corso all'Ospedale di Addenbrooke, che fa parte dei Cambridge University Hospitals, delle sperimentazioni cliniche sui sensori olografici per monitorare i livelli del glucosio e delle infezioni alle vie urinarie in pazienti diabetici. Il progetto interdisciplinare dei ricercatori dell'Università di Cambridge usa un materiale altamente assorbente conosciuto come idrogel, simile alle lenti a contatto, impregnato di minuscole particelle di argento. Con un singolo impulso laser, le nanoparticelle d'argento diventano ologrammi tridimensionali di forma predeterminata in una frazione di secondo.

Quando è in presenza di certi composti, l'idrogel può ridursi o gonfiarsi, inducendo il colore dell'ologramma a diventare un qualsiasi altro colore di tutto lo spettro visibile; questa è la prima volta che viene realizzato in un sensore a base di idrogel. Uno dei principali vantaggi della tecnologia è che gli ologrammi possono essere prodotti in una frazione di secondo, rendendo la tecnologia molto adatta per la produzione di massa. Il dettaglio dei sensori olografici è stato recentemente pubblicato sulla rivista Advanced Optical Materials.

"Attualmente si stanno eseguendo molti test medici su attrezzature grandi e costose", dice Ali Yetisen, studente di dottorato nel Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biotecnologia, che ha guidato la ricerca. "Anche se questi tipi di test portatili economici non sono destinati a sostituire il medico, gli ologrammi potrebbero consentire alle persone di monitorare facilmente la propria salute, e potrebbero essere utili per la diagnosi precoce, che è critica in molte condizioni".

I sensori olografici prodotti dal team di Cambridge sono molto più veloci, più facili e più economici da produrre rispetto alle tecnologie attuali; si stima che un singolo sensore potrebbe costare solo 12 centesimi per essere prodotto, rendendolo particolarmente utile nel terzo mondo, dove i costi dei test attuali del glucosio possono essere proibitivi. L'intero processo di rilevamento è reversibile, e lo stesso sensore può essere riutilizzato molte volte, dopo di che può essere facilmente smaltito.

Oltre alle prove cliniche attualmente in corso all'Addenbrooke, in concorrenza con le attuali tecnologie di monitoraggio del glucosio, i ricercatori stanno sviluppando un prototipo di test basato su smartphone adatto sia per la sperimentazione clinica che per il test a domicilio del diabete e delle condizioni clinicamente rilevanti.

"Oltre alle applicazioni mediche, la tecnologia olografica ha anche potenziali usi in applicazioni di sicurezza, come ad esempio il rilevamento di medicinali contraffatti, ritenuti causa di centinaia di migliaia di morti ogni anno", ha detto il dottor Fernando da Cruz Vasconcellos, ricercatore post-dottorato nel gruppo del professor Chris Lowe e un co-autore di questo studio.

Fonte:  University of Cambridge.

Riferimenti: Ali K. Yetisen, Haider Butt, Fernando da Cruz Vasconcellos, Yunuen Montelongo, Colin A. B. Davidson, Jeff Blyth, Leon Chan, J. Bryan Carmody, Silvia Vignolini, Ullrich Steiner, Jeremy J. Baumberg, Timothy D. Wilkinson, Christopher R. Lowe. Light-Directed Writing of Chemically Tunable Narrow-Band Holographic Sensors. Advanced Optical Materials, 2013; DOI: 10.1002/adom.201300375

Pubblicato in cam.ac.uk (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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