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Un laboratorio sottopelle: innovativo microchip, che analizza il sangue
19 aprile 2013
Il politecnico federale svizzero ha messo a punto un chip impiantabile capace di monitorare in tempo reale le concentrazioni nel sangue delle principali sostanze chiave per la salute. I dati analizzati vengono inviati direttamente sullo smartphone del paziente. Nel team del prestigioso istituto elvetico è presente anche Lorenzo Foglia, allievo dell’Istituto Superiore di Studi in Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione.

LOSANNA – Sembra fantascienza ma non è così. Nasce a Losanna, nei laboratori del Politecnico Federale, il dispositivo che promette di rivoluzionare la diagnostica aprendo nuovi scenari per la medicina del futuro. Si tratta di un microchip sottocutaneo lungo appena 14mm, capace di effettuare misure e trasmettere i dati acquisiti direttamente allo smartphone del paziente e da qui inviarli al medico.
Stiamo parlando di un vero e proprio laboratorio in miniatura, in grado di eseguire diversi esami del sangue in modo continuo. Cinque biosensori consentono la misura in parallelo di cinque differenti sostanze, i dati inviati in tempo reale al medico consentono di adeguare la terapia all’istante, personalizzandola per ogni paziente. Le applicazioni sono molteplici. Le informazioni acquisite possono essere utilizzate per prevenire attacchi cardiaci, monitorare pazienti oncologici sotto chemioterapia così come malati cronici, rilevare la glicemia del sangue per pazienti diabetici, controllare i livelli di colesterolo e molto altro, potenzialmente quasi ogni sostanza. In particolare le analisi del sangue tradizionali rendono difficile il dosaggio ottimale dei medicinali, che con questo sistema possono essere invece altamente monitorati e la terapia personalizzata. Insomma una sorta di angelo custode capace di avvertirci se una terapia o il normale metabolismo stanno andando per il verso giusto.
Il dispositivo è stato presentato ufficialmente il 20 marzo scorso a Grenoble all’interno della più grande conferenza europea sull’elettronica DATE 13 (Design, Automation, and Test in Europe) ed è il frutto di anni di lavoro dell’équipe di Giovanni De Micheli e Sandro Carrara, i due scenziati italiani alla guida del progetto. Sul prototipo sono già state prodotte diverse pubblicazioni scientifiche in varie riviste specializzate. Il micro-laboratorio ha richiesto competenze molto diverse tra loro, mettendo assieme diversi esperti nel campo dell’elettronica, dell’informatica, della biologia e della medicina. Il sistema consiste in un chip biocompatibile che integra cinque biosensori capaci di rilevare diverse molecole nel nostro organismo (tra cui glucosio, lattosio e ATP) inclusi vari farmaci, un sensore di temperatura, un sensore di pH, un circuito di acquisizone dati ed una bobina per la trasmissione wireless di questi. Un vero e proprio gioiello dell’alta tecnologia che può essere inserito nel tessuto interstiziale del paziente, immediatamente sotto la pelle dell’addome o degli arti. Il microchip impiantabile non contiene alcuna batteria (cambiarla una volta esaurita sarebbe problematico), ma viene alimentato wireless da un cerotto elettronico sovracutaneo. Questa sorta di cerotto intelligente (alimentato da due batterie al litio) trasmette potenza al chip e riceve i risultati delle misure effettuate, per inviarli in tempo reale allo smartphone (o tablet) del paziente tramite connessione Bluetooth®. I dati vengono poi visualizzati ed elaborati in tempo reale da una speciale “app” dedicata. Una volta che i dati sono stati ricevuti sullo smartphone possono quindi essere inviati al medico curante. Proprio attraverso l’applicazione sullo smartphone l’utente può selezionare il tipo di misura da effettuare ed i relativi parametri, comandando a tutti gli effetti il dispositivo impiantato.
I test di validazione hanno interessato al momento solamente modelli animali, ma i ricercatori garantiscono che l’impianto in un organismo umano ed il conseguente trasferimento della tecnologia sul mercato sono piuttosto vicini: circa quattro anni. La multinazionale italiana Menarini Diagnostics è già interessata al prodotto.
La notizia ha avuto ampio eco sui siti di tutto il mondo (BBC, Wired, Die Welt, El Mundo, Le Figaro e molti altri), cosa che ci rende particolarmente orgogliosi visto che ISICT ha ‘prestato’ uno dei suoi allievi, Lorenzo Foglia, alla squadra di ricercatori del politecnico svizzero. A Lorenzo abbiamo chiesto di descrivere la sua esperienza.
Allora Lorenzo, come è stato lavorare ad un progetto così importante?
Senza dubbio un’ esperienza fantastica, il Politecnico di Losanna è tra le migliori scuole di ingegneria al mondo. Ho applicato molto di quanto studiato negli anni precedenti ma ho anche imparato tantissimo, all’interno di un gruppo di lavoro davvero speciale, internazionale e multidisciplinare. In generale poi un’eseperienza all’estero è un’ ottima occasione per crescere soprattutto come persona, prima che come ingegnere.
In particolare che ruolo hai ricoperto?
Mi sono occupato della parte informatica del sistema e della telecomunicazione tra le varie parti. Ho lavorato alla progettazione del protocollo di comunicazione tra chip impiantato e cerotto intelligente sovracutaneo, e tra quest’ultimo e lo smartphone/tablet. Inoltre ho sviluppato l’applicazione Android che elabora i dati e con cui si comanda il chip impiantato.
Quanto ha contribuito la tua appartenenza ad ISICT?
Direi molto. L’Istituto ci ha sempre spinto ad internazionalizzare il nostro profilo e proprio in ISICT ho inziato a frequentare lezioni tenute da docenti stranieri. Per esempio ricordo le lezioni sulle reti wireless di sensori del Prof. Al-Anbuky dell’Università di Auckland, oppure quelle del Professor Hendler del Rensselaer Polytechnic Institute sul web semantico, entrambe molto interessanti.
Con questo progetto hai concluso il tuo percorso da allievo dell’Istituto. Un bilancio di questi anni?
Sicuramente positivo, nonostante non sia stato certo un percorso facile. Credo sia molto importante affiancare ad una conoscenza prettamente tecnica conoscenze in materie economiche, giuridiche e gestionali, anche se questo richiede ulteriori ore di lezione. Prima ho citato l’importanza di un ambiente internazionale, ma il legame con il mondo aziendale non è da meno. In questi anni ho potuto vedere da dentro alcune tra le più importanti realtà industriali del mio paese come Ansaldo STS, Selex Elsag o Esaote e la maggior parte dei corsi è stata tenuta da personale interno alle aziende come Ericsson o Datasiel: un aspetto fondamentale per chi, come me, si appresta ad entrare nel mondo del lavoro.

Video:
http://www.youtube.com/watch?v=DBa41wej-NE
Links:
www.bbc.co.uk/news/health-21841829
www.wired.co.uk/news/archive/2013-03/20/implantable-chip-doctor
sante.lefigaro.fr/actualite/2013/03/20/20087-mini-laboratoire-sous-peau
www.elmundo.es/elmundo/2013/03/19/ciencia/1363720412.html
www.welt.de/newsticker/news3/article114594283/Mini-Labor-unter-der-Haut-kontrolliert-Blutwerte.html
Marcello Masera (Joint Research Center European Commission) durante una conferenza organizzata da ISICT
Comunicazione e Ufficio Stampa

 
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