Questo cerotto adesivo fa vedere immagini nitide di cuore, polmoni e altri organi interni
Un dispositivo delle dimensioni di un francobollo, che si attacca alla pelle e può fornire immagini ecografiche continue degli organi interni per 48 ore: lo ha progettato un team di ingegneri del Massachussetts Institute of Technology (MIT) che, nell’ambito di una ricerca finanziata, in parte, dal MIT, dalla Defense Advanced Research Projects Agency, dalla National Science Foundation, dal National Institutes of Health e dall’US Army Research Office attraverso l’Institute for Soldier Nanotechnologies del MIT, punta a semplificare la pratica di acquisizione delle informazioni diagnostiche, rendendo la tecnologia accessibile quanto l’acquisto di cerotti in farmacia.
“Riteniamo di aver aperto una nuova era dell’imaging indossabile: applicando questi cerotti in diverse posizioni del corpo, possiamo vedere anche da soli i nostri organi interni – ha affermato il ricercatore senior Xuanhe Zhao, professore di ingegneria meccanica e civile e ingegneria ambientale al MIT – . Questi cerotti potrebbero comunicare con i nostri smartphone, dove algoritmi di intelligenza artificiale analizzerebbero le immagini su richiesta”.
Ecografia tradizionale vs nuovi cerotti adesivi
Come noto, quando si tratta di dover eseguire un’ecografia tradizionale, un tecnico applica prima un gel sulla pelle di un paziente, che agisce per trasmettere gli ultrasuoni. Una sonda, o trasduttore, viene quindi premuta contro il gel, inviando onde sonore nel corpo che echeggiano sulle strutture interne e tornano alla sonda, dove vengono tradotti in immagini visive. Quando sono invece necessarie immagini ecografiche di più lunga durata, alcuni ospedali offrono sonde fissate a bracci robotici che mantengono i trasduttori in posizione, ma il gel per ultrasuoni scorre via e si asciuga nel tempo, interrompendo l’acquisizione dell’immagine.
Il nuovo cerotto a ultrasuoni dei ricercatori del MIT consente di superare tali limitazioni, producendo immagini ad alta risoluzione per lunghi periodi, con un enorme potenziale nel futuro della diagnostica clinica. Per testarne il funzionamento, gli ingegneri hanno applicato i cerotti su varie parti del corpo di alcuni volontari (inclusi collo, torace, addome e braccia), mostrando come i dispositivi siano in grado di produrre immagini nitide dei principali vasi sanguigni e degli organi più interni, come cuore, polmoni e stomaco. Durante questa sperimentazione, i cerotti sono rimasti perfettamente aderenti alla pelle, catturando i cambiamenti negli organi sottostanti mentre i volontari eseguivano varie attività, tra cui sedersi, stare in piedi, fare jogging e andare in bicicletta.
Nel design attuale, i cerotti hanno richiesto il collegamento a strumenti che in grado di tradurre le onde sonore riflesse in immagini, ma anche in questa prima configurazione potrebbero avere un’applicazione immediata: ad esempio in ospedale, dove potrebbero essere impiegati in modo simile agli adesivi ECG per il monitoraggio del cuore, permettendo di visualizzare continuamente gli organi interni senza richiedere un tecnico che mantenga la sonda in posizione per lunghi periodi. Con l’ottimizzazione per il funzionamento in modalità wireless, un obiettivo al quale il team sta attualmente lavorando, i cerotti potrebbero essere trasformati in prodotti di imaging indossabili, che i pazienti potranno portare a casa dallo studio medico o persino acquistare in farmacia.
Come funziona il nuovo cerotto per l'ecografia
La tecnologia del nuovo cerotto, descritta in un articolo pubblicato su Science, si basa sull’accoppiamento di uno strato adesivo elastico con una serie rigida di trasduttori. “Questa combinazione consente al dispositivo di adattarsi alla pelle e mantenere in posizione i trasduttori, generando immagini più chiare e precise – ha aggiunto Chonghe Wang, uno studente laureato del MIT e co-autore principale dell’articolo. Il rivestimento adesivo, in particolare, è costituito da due sottili strati di elastomero, che incapsulano uno strato intermedio di idrogel solido, un materiale prevalentemente a base d’acqua che trasmette facilmente le onde sonore e che, a differenza dei tradizionali gel per ultrasuoni, è anche elastico e flessibile.
“L’elastomero previene la disidratazione dell'idrogel – ha precisato Xiaoyu Chen, ricercatore post-dottorato del MIT e co-autore principale dello studio – . Solo quando l’idrogel è altamente idratato, le onde acustiche possono penetrare efficacemente e fornire immagini ad alta risoluzione degli organi interni”.
Lo strato inferiore di elastomero è progettato per aderire alla pelle, mentre lo strato superiore per attaccare una serie rigida di trasduttori che il team ha anche sviluppato e fabbricato. L’intero cerotto a ultrasuoni misura circa 2 centimetri quadrati di diametro e 3 millimetri di spessore, il che rende il dispositivo particolarmente funzionale nel settore della medicina dello sport. “Possiamo ad esempio catturare i diversi momenti di un allenamento fisico, rilevando quando è il momento di fermarci prima che i muscoli diventino doloranti – ha concluso Chen – . Non sappiamo ancora quale sia questo momento, ma adesso possiamo fornire dati di imaging che gli esperti possono interpretare”.
