Il termometro del futuro è grande come un mirtillo

Misurare la temperatura corporea con un termometro sotto l’ascella o in bocca potrebbe presto diventare un lontano ricordo. Un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (il celeberrimo MIT) ha infatti sviluppato una minuscola capsula ingeribile in grado di monitorare continuamente la temperatura dall’interno del tratto gastrointestinale e di trasmettere i dati in modalità wireless.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Electronics, descrive un dispositivo grande appena 6 millimetri di diametro e alto 4 millimetri, più o meno quanto un piccolo mirtillo, progettato per essere eliminato naturalmente con le feci. Secondo gli autori, il sensore potrebbe rivelarsi prezioso per individuare precocemente le infezioni, monitorare pazienti sottoposti ad anestesia, seguire l’ovulazione o prevenire colpi di calore in anziani, atleti e militari.

Piccolo record

Esistono già capsule ingeribili per misurare la temperatura interna, ma sono grandi come una compressa multivitaminica e possono raggiungere i 27 millimetri di lunghezza. Il nuovo MITS (acronimo che sta per Miniaturized Ingestible Temperature Sensor) è invece molto più piccolo e consuma appena 10 nanowatt, milioni di volte meno di molti dispositivi elettronici tradizionali. Il cuore del sistema è un chip in silicio di appena 1 millimetro quadrato, abbinato a una batteria da 1,55 volt larga 4,8 millimetri e a una minuscola antenna da 5 millimetri che comunica tramite una tecnica chiamata “backscattering”: invece di trasmettere direttamente il segnale, la capsula sfrutta onde radio provenienti da un’antenna esterna, riducendo drasticamente il consumo energetico.

La precisione raggiunge 0,1 °C e il sensore può inviare una misura ogni secondo, mentre la struttura esterna, stampata in 3D e rivestita con materiali biocompatibili resistenti agli acidi gastrici, è stata progettata proprio per minimizzare il rischio di blocchi intestinali. Nei test di laboratorio il dispositivo ha continuato a funzionare anche dopo 30 giorni immerso in fluidi che simulano i succhi gastrici e intestinali.

Prove sui suini

I ricercatori hanno sperimentato la capsula sui maiali, la cui fisiologia è molto simile a quella umana. In una prova, il sensore è stato ingerito e ha attraversato naturalmente l’apparato digerente, rimanendo nello stomaco per tre giorni, nell’intestino tenue per un altro per poi essere espulso il quinto giorno, continuando a funzionare fino alla fine. In altri esperimenti il termometro è riuscito a rilevare variazioni minime di temperatura associate all’anestesia, con una diminuzione del valore di circa 0,4 °C in 15 minuti, e ha persino monitorato il raffreddamento dei tessuti dopo la morte di un animale.

Gli studiosi sono riusciti anche a simulare un’ischemia intestinale: bloccando temporaneamente il flusso sanguigno e il sensore ha registrato una diminuzione locale di circa 0,3 °C, dimostrando la capacità di individuare precocemente problemi circolatori.

L’errore, rispetto alle sonde cliniche tradizionali, è risultato sempre inferiore al decimo di grado.

Verso l’uomo

Secondo Giovanni Traverso, gastroenterologo del Brigham and Women’s Hospital e coautore dello studio, una tecnologia di questo tipo potrebbe un giorno sostituire molti termometri tradizionali. Le applicazioni immaginate sono numerose: dal monitoraggio della febbre nei bambini al controllo continuo dei pazienti immunodepressi, fino alla valutazione della fertilità femminile, dalla prevenzione dell’ipotermia durante gli interventi chirurgici alla sorveglianza fisiologica in ambienti estremi, come campi di battaglia o missioni spaziali.

Il chip è talmente piccolo da poter essere integrato anche in cateteri, tubi endotracheali e altri dispositivi medici, e i ricercatori stanno già lavorando a versioni future capaci di misurare anche pH, pressione, biomarcatori e altri parametri vitali, con la possibilità di ragionare su sistemi privi di batteria e alimentati direttamente dall’energia del corpo. Prima dell’impiego clinico serviranno però approfonditi studi sull’uomo, oltre alla miniaturizzazione dell’antenna esterna, oggi ancora troppo ingombrante per essere comodamente indossata.