MIT, sensore-mirtillo ingeribile misura la febbre dall’interno

Sei millimetri di diametro per quattro di altezza: il peso è praticamente quello di un mirtillo. Lo ingoi con un sorso d’acqua e per qualche giorno ti misura la temperatura dall’interno, una volta al secondo, finché non lo perdi nel modo che… Si, dai, dai cosa succede.

L’oggetto viene dal Laboratory for Translational Engineering del MIT, il gruppo guidato da Giovanni Traverso che da anni costruisce capsule da ingerire per fare cose che di solito richiedono aghi, tubi o ospedali. Il nuovo sensore, descritto oggi su Nature Electronics, è una versione molto più piccola dei pochi termometri ingeribili già in commercio: se quelli attuali sono in media grandi come una grossa pillola di multivitamine, questo è più piccolo di una mentina. Una differenza che sembra estetica, e invece è clinica: meno volume significa zero rischio di restare bloccato in un’ansa intestinale.

Si, ma perché serve un sensore ingeribile? Non posso usare un normale termometro che non si ingoia?

Il termometro orale e quello frontale non misurano davvero la temperatura del corpo: misurano quella della bocca o della pelle, due punti che reagiscono all’ambiente prima che ai processi interni. Per la maggior parte delle situazioni domestiche basta e avanza. In altre, no. Un paziente in chemioterapia che sta cominciando un’infezione, un atleta in disidratazione, una persona sotto anestesia mentre il corpo perde i suoi termostati, una donna che cerca la finestra di ovulazione misurando lo 0,3 di scarto al risveglio. In tutti questi casi la temperatura serve precisa, e la temperatura interna è quella vera.

Per leggerla dall’interno servono dispositivi minuscoli e poveri di energia, perché la batteria, se è grossa, occupa quasi tutto il volume disponibile. È questo è esattamente il punto su cui il team di Cambridge ha lavorato per anni.

Come si realizza un sensore ingeribile così piccolo?

Le parti di un dispositivo del genere, a parte il chip, sono sempre gli stessi: antenna e batteria. Nel caso specifico, il chip dei ricercatori MIT sta su un quadrato di silicio da un millimetro di lato, e sfrutta un piccolo trucco: invece di accendere un oscillatore vero (assetato di corrente), usa la cosiddetta corrente di sottosoglia, quella che attraversa il circuito anche quando è spento. La frequenza di quella corrente cambia con la temperatura intorno. In sostanza, il chip “ascolta” il proprio rumore di fondo.

Risultato: una precisione al centesimo di grado, e consumando solo dieci nanowatt, abbastanza pochi da poterlo alimentare con una pila a bottone larga quanto l’unghia di un mignolo.

L’antenna è un’altra avventura niente male. Trasmettere un segnale richiede energia, e una capsula così piccola non ne ha. Per questo il sensore ingeribile del MIT non trasmette: riflette. Un’antenna esterna, tenuta a poca distanza dal corpo del paziente, spara onde radio ad alta frequenza; il chip nella capsula le modula leggermente e le rimanda indietro. La fatica energetica resta fuori, l’informazione passa lo stesso.

Si chiama backscattering ed è la stessa tecnica con cui funzionano i tag RFID “antifurto” dei vestiti nei negozi, applicata a un intestino umano invece che a una maglietta.

Qualche necessaria precisazione

Prima: i test, per ora, sono sui maiali: sono un buon modello per il tratto digestivo umano, ma sono comunque maiali e non persone. Gli animali sono stati misurati da svegli e attivi e poi sotto anestesia, e i dati di temperatura raccolti corrispondono a quelli ottenuti con sonde tradizionali.

Traverso ha detto di pensare ai test sull’uomo “nei prossimi anni”, che è il modo educato in cui un gastroenterologo del Brigham dice “non sarà domani”.

Seconda: il sensore vive finché c’è la pila a bottone. Una pila come quella di un orologio, alimentata da una chimica con i suoi tempi e le sue scorie. Le pile a bottone, in pediatria, sono uno degli oggetti che i centri antiveleni temono di più: se restano in un’ansa intestinale, possono ulcerarsi. Qui il volume complessivo è progettato per non bloccarsi (le dimensioni sono le stesse di un sistema osmotico già approvato dalla FDA americana), ma è giusto sapere che la batteria, dentro la capsula, è la stessa che hai nel telecomandino delle tapparelle.

L’idea di un termometro davvero interno

Traverso lo dice con la calma di chi ne ha viste passare tante: “Penso che potrebbe sostituire tutti i termometri, perché è il modo più accurato di misurare la temperatura”. È la frase ottimista del comunicato, quella che fa il titolo dei colleghi. Le pile e gli stadi clinici dicono qualcosa di più sobrio.

Per ora si parla di scenari ad alto rischio: chi è immunodepresso dopo una chemio, chi ha appena fatto un intervento, militari e atleti esposti al caldo estremo, magari pazienti monitorati da casa che non possono farsi misurare in continuo.

La mia sensazione è che stiamo arrivando via via alla versione finale di questi dispositivi. Lo stesso laboratorio ha sviluppato negli anni una pillola vibrante per ridurre l’appetito e capsule che campionano il microbioma intestinale. La direzione è chiara: trasformare il tratto digerente in una piattaforma di sensori usa-e-getta, in cui ogni capsula misura un parametro e poi esce naturalmente.

Il prossimo passo, dicono i ricercatori, è combinare temperatura con frequenza cardiaca e altri segni vitali nella stessa capsula. Una cosa simile, in pediatria o in geriatria, cambierebbe parecchio.

Sul banco del laboratorio, intanto, il sensore se ne sta tranquillo in una piastra di Petri: guardatelo lì. Minuscolo. Pochi dollari di componenti e dieci anni di lavoro per cento persone.

C’è ancora da aspettare. Lo so, è dura da mandare giù. Ah ah, ho fatto la battuta.