La tecnologia sanitaria indossabile è in forte espansione. Ma c’è un problema spinoso. Letteralmente.
La maggior parte dei cerotti sulla pelle intrappolano il calore. Intrappolano anche il sudore. Questo crea un microclima miserabile sulla pelle, che porta a eruzioni cutanee e dati imprecisi. Gli idrogel, la base appiccicosa di molti sensori, sono solitamente i colpevoli. Sono ricchi di acqua. Questo li rende comodi. Li rende anche impermeabili.
Gli ingegneri del MIT hanno appena risolto questo problema. Hanno creato un idrogel che respira. Come i tuoi polmoni.
Perché gli attuali sensori cutanei falliscono sotto il sudore
Ecco il problema. Gli idrogel convenzionali bloccano l’aria. Quando ti alleni, la pelle si riscalda. Il sudore si accumula. Un cerotto standard in silicone o idrogel sigilla il calore e l’umidità contro i pori.
Il risultato? Irritazione. Scarsa adesione. Letture del sensore errate.
Uno studio del 2024 pubblicato su Science Advances ha gestito otto giorni di monitoraggio con un cerotto permeabile ai gas. Era sottile, circa 10 micrometri, e utilizzava un rinforzo in nanorete di poliuretano. Ha funzionato. Ma era una soluzione di nicchia.
Il nuovo team del MIT ha preso una strada diversa. Pubblicato su Nature, il loro approccio costruisce percorsi d’aria direttamente nell’idrogel sfuso. Non hanno sacrificato il contenuto di acqua. Il materiale è ancora composto per il 70% da acqua. Tuttavia, lascia passare l’ossigeno.
“Il nostro materiale supera questa limitazione mantenendo l’elevato contenuto di acqua e la morbidezza che rendono gli idroori confortevoli e biocompatibili.” — Xuanhe Zhao, MIT
Sembra impossibile. L’acqua blocca l’aria. L’aria blocca l’acqua.
Non qui.
Come il MIT ha progettato un idrogel “simile a un polmone”.
L’ingrediente segreto? Aerogel di silice.
Pensa all’aerogel di silice come all’aria solida. È un materiale nanoporoso. Respinge l’acqua. Quando miscelate nella ricetta standard dell’idrogel, queste particelle si aggregano. Formano una rete tridimensionale.
Questa rete crea canali microscopici pieni d’aria.
L’acqua rimane fuori dai canali. L’ossigeno scorre proprio attraverso di loro.
Nei test di laboratorio il materiale ha raggiunto una permeabilità all’ossigeno pari a 185 barrer. Per contestualizzare, è dieci volte migliore degli idrogel convenzionali.
Gestisce anche il vapore acqueo. L’idrogel fa traspirare l’umidità da 10 a 100 più velocemente dei cerotti in silicone. La tua pelle può respirare.
La durabilità è importante per i dispositivi indossabili. Il materiale è sopravvissuto a 10.000 cicli di allungamento. Ha mantenuto il 95% del suo flusso d’aria. Questo è difficile per qualcosa che è composto principalmente da acqua.
Prestazioni dell’idrogel traspirante nei test nel mondo reale
I numeri del laboratorio sono carini. Il vero sudore è disordinato.
I ricercatori del MIT hanno testato i cerotti durante l’esercizio. Hanno confrontato il nuovo idrogel con i cerotti in silicone commerciali.
I risultati sono stati duri.
Dopo un allenamento di 20 minuti, le telecamere a infrarossi hanno mostrato che la pelle sotto il cerotto in silicone si era riscaldata di 6,5 gradi Celsius. Il sudore si accumulava sotto. Sembrava disgustoso.
Sotto il nuovo idrogel? La temperatura cutanea è effettivamente scesa di un grado. Il calore è fuggito. Il sudore non si è accumulato. La pelle sembrava simile alla pelle scoperta.
Il comfort conta. Dieci volontari hanno indossato i cerotti sul petto per un’ora di esercizio moderato. Nessun prurito. Nessun rossore. Nessuna irritazione.
Hanno anche testato il materiale come elettrodo per elettrocardiogrammi (ECG).
Gli elettrodi idrogel standard perdono la chiarezza del segnale man mano che si accumula il sudore. Il rumore elettrico aumenta. Il nuovo idrogel permeabile all’aria è rimasto trasparente. Ha registrato un’attività cardiaca stabile durante il ciclismo, la camminata, il sonno e il lavoro.
I volontari hanno indossato questi cerotti per dieci giorni consecutivi. I dati sono rimasti utilizzabili.
Cosa verrà dopo per la tecnologia della pelle traspirante
Questo è promettente. Ma non è ancora un prodotto pronto per la clinica.
Xuanhe Zhao, l’autore senior, ha chiari gli ostacoli. La biocompatibilità per lunghi periodi necessita di verifica. Sono necessari studi su animali di grandi dimensioni. I processi di sterilizzazione devono essere sviluppati.
Produzione su larga scala? Questa è un’altra bestia.
La durata di conservazione è sconosciuta. L’approvazione normativa richiede tempo.
I test sull’uomo erano piccoli. Due persone per la fisiologia della pelle. Tre per i confronti dell’ECG. Dieci per il comfort. Questi sono numeri di prova di concetto, non dati di studi clinici.
Inoltre, il materiale non si attacca alla pelle da solo. Ha bisogno di un sostegno. Ciò significa che non è una patch autonoma. Richiede l’integrazione con i modelli indossabili esistenti.
Ogni applicazione ha esigenze diverse. Una medicazione per ferite necessita di proprietà diverse rispetto a un cardiofrequenzimetro.
È questo il futuro degli impianti medici?
Forse.
Zhao accenna a sogni più grandi. Ingegneria dei tessuti. Dispositivi impiantabili.
I tessuti ingegnerizzati spesso muoiono perché non riescono a ricevere abbastanza ossigeno. Le cellule muoiono di fame. Se questo idrogel potesse fornire ossigeno mantenendo le cellule idratate, potrebbe cambiare la chirurgia implantare.
“Molti tessuti e impianti ingegnerizzati richiedono dispositivi indossabili di ossigeno efficienti per mantenere la vitalità cellulare”, ha osservato Zhao.
Ma la posta in gioco per gli impianti è alta. Il livello dei test è molto più alto.
Per ora, cercalo nei dispositivi indossabili. Medicazioni per ferite. Monitor della pelle.
La tecnologia è pronta per il passo successivo. Ma non il tuo comodino.
È un inizio. Uno traspirante.
