Il diabete è una malattia molto diffusa che, purtroppo, non ha ancora cure. Le persone con diabete devono monitorare regolarmente i livelli di glucosio nel sangue (BGL) e somministrare insulina per tenerli sotto controllo. Le misurazioni in quasi tutti i casi comportano il prelievo di sangue dal polpastrello attraverso una puntura, poiché questa procedura è dolorosa, in tutto il mondo vengono ricercate attivamente alternative meno invasive che sfruttano la moderna elettronica.
Finora sono stati proposti diversi metodi per misurare i livelli di glucosio nel sangue (BGL). L’uso della luce infrarossa è un esempio lampante, i dispositivi basati sulla luce nel medio infrarosso hanno mostrato prestazioni ragionevoli. Tuttavia, le sorgenti, i rilevatori e i componenti ottici richiesti sono costosi e difficili da integrare nei dispositivi portatili.
La luce nel vicino infrarosso (NIR), al contrario, può essere facilmente prodotta e rilevata utilizzando componenti poco costosi: molti smartphone e smartwatch utilizzano già sensori NIR per misurare la frequenza cardiaca e i livelli di ossigeno nel sangue. Sfortunatamente, il glucosio non presenta picchi di assorbimento unici nella regione NIR, ed è quindi difficile distinguerlo da altre sostanze chimiche presenti nel sangue, come lipidi e proteine.
Il gruppo di ricerca guidato da Tomoya Nakazawa di Hamamatsu Photonics (Giappone) per affrontare questa limitazione, recentemente ha sviluppato una nuova metodologia dalle misurazioni della luce nel vicino infrarosso (NIR) per stimare i livelli di glucosio nel sangue (BGL). Il loro lavoro, che potrebbe rivoluzionare il monitoraggio non invasivo della glicemia, è stato pubblicato nella rivista Journal of Biomedical Optics.
Il contributo principale di questo studio è un nuovo indice del livello di glucosio nel sangue che il team di ricerca ha derivato da formule di misurazioni di base della luce nel vicino infrarosso (NIR). Il loro metodo inizia con l’estrazione dei segnali di ossiemoglobina (HbO 2) e deossiemoglobina (Hb) dalle misurazioni NIR. Attraverso l’analisi di enormi quantità di dati sulle misurazioni NIR, i ricercatori si sono resi conto che il ritardo di fase (asincronia) tra le componenti a bassa frequenza e oscillanti dei segnali di HbO 2 e Hb è strettamente correlato al grado di consumo di ossigeno durante ogni ciclo cardiaco, fungendo così da indicatore del metabolismo.
Tomoya Nakazawa ha affermato:
«Questo indice metabolico basato sul ritardo di fase, che non è stato riportato da altri ricercatori, è una scoperta scientificamente importante».
Il team di ricercatori ha quindi cercato di dimostrare la relazione tra questo nuovo indice metabolico e i livelli di glucosio nel sangue (BGL) attraverso una serie di esperimenti. In primo luogo, hanno utilizzato il sensore luce nel vicino infrarosso (NIR) di uno smartwatch commerciale posizionandolo sul dito di un soggetto sano a riposo. Il soggetto ha poi consumato diverse bevande zuccherate e senza zucchero per indurre cambiamenti nella glicemia. Esperimenti simili sono stati condotti utilizzando un supporto per smartphone personalizzato con un LED ad alta luminosità. I risultati sono stati molto promettenti, in quanto le variazioni dell’indice metabolico corrispondevano strettamente alle variazioni dei livelli di glucosio nel sangue misurati tramite monitor di glucosio continuo in commercio. Ciò conferma che il ritardo di fase tra il HbO 2 e il Hb è effettivamente strettamente correlato ai livelli di glucosio nel sangue.
È stato evidenziato che per confermare l’applicabilità dell’indice metabolico in un contesto reale, si attendono test clinici su individui diabetici. I ricercatori nutrono comunque grandi speranze per la loro tecnica innovativa, come afferma Tomoya Nakazawa:
«Il metodo proposto può essere implementato in linea di principio nei dispositivi intelligenti esistenti con funzione di pulsossimetria ed è poco costoso, a basso consumo di batteria e semplice rispetto ad altre tecniche di monitoraggio non invasivo della glicemia. Pertanto, il nostro metodo potrebbe essere un potente strumento per la realizzazione di dispositivi di monitoraggio di livelli di glucosio nel sangue (BGL), portatili e accessibili in futuro. Speriamo che questi sforzi contribuiscano a creare modi pratici e non invasivi per le persone con diabete di tenere sotto controllo i loro livelli di glucosio nel sangue (BGL), riducendo così al minimo l’impatto della loro malattia».
