Un dispositivo simile a un orologio da polso misura i livelli di citochine nel sudore passivo.

 

All’inizio della pandemia COVID-19, i medici hanno riconosciuto che i pazienti che hanno sviluppato una “tempesta di citochine” – un’ondata di proteine ​​immunitarie pro-infiammatorie – erano spesso i più malati e ad alto rischio di morte. Ma una tempesta di citochine può verificarsi anche in altre malattie, come l’influenza. Il 16 aprile, all’American Chemical Society (ACS), ACS Spring 2021, gli scienziati hanno riportato i risultati preliminari su un sensore del sudore che funge da sistema di allarme precoce per un’imminente tempesta di citochine, che potrebbe aiutare i medici a trattare i pazienti in modo più efficace.

“Soprattutto nel contesto di COVID-19, monitorare le citochine pro-infiammatorie potrebbe permettere di trattare i pazienti precocemente, anche prima che sviluppino i sintomi”, afferma Shalini Prasad, dell’Università del Texas a Dallas, che ha presentato progetto e studio all’ACS.

La diagnosi precoce è importante perché una volta scatenata una tempesta di citochine, l’eccessiva infiammazione può danneggiare gli organi, causando gravi malattie e morte. Al contrario, se i medici potessero somministrare steroidi o altre terapie non appena i livelli di citochine iniziano a salire, i ricoveri e i decessi potrebbero essere ridotti.

Sebbene gli esami del sangue possano misurare le citochine, sono difficili da eseguire a casa e non possono monitorare continuamente i livelli delle proteine. Le citochine vengono escrete nel sudore a livelli inferiori rispetto al sangue. Per raccogliere abbastanza sudore per i test, gli scienziati hanno chiesto ai pazienti di fare esercizio fisico o hanno applicato una piccola corrente elettrica alla pelle dei pazienti. Tuttavia, queste procedure possono alterare i livelli di citochine, osserva Prasad.

“Quando si tratta di citochine, abbiamo scoperto che devi misurarle nel sudore passivo. Ma la grande sfida è che non sudiamo molto, soprattutto in ambienti con aria condizionata”. Prasad stima che la maggior parte delle persone produca solo circa 5 microlitri, o un decimo di goccia, di sudore passivo in un quadrato di pelle di 0,5 pollici in 10 minuti. Quindi i ricercatori volevano sviluppare un metodo estremamente sensibile per misurare i livelli di citochine in piccole quantità di sudore passivo. Hanno attinto al loro precedente lavoro su un sensore di sudore indossabile per monitorare i marker di malattia infiammatoria intestinale (IBD). Il dispositivo simile a un orologio da polso, commercializzato da EnLiSense LLC (una società co-fondata da Prasad), misura i livelli di due proteine ​​che aumentano durante le riacutizzazioni di IBD.

Quando il dispositivo viene indossato sul braccio, il sudore passivo si diffonde su una striscia sensore usa e getta fissata a un lettore elettronico. La striscia del sensore, che contiene due elettrodi, è rivestita con anticorpi che si legano alle due proteine. Il legame delle proteine ​​ai loro anticorpi modifica la corrente elettrica che scorre attraverso il sensore. Il lettore trasferisce quindi in modalità wireless questi dati a un’app per smartphone che converte le misurazioni elettriche in concentrazioni di proteine. Dopo alcuni minuti, il vecchio sudore si diffonde e il sudore appena espulso entra nella striscia per l’analisi.

Per il loro nuovo sensore di citochine (chiamato SWEATSENSER Dx), i ricercatori hanno realizzato strisce sensore con anticorpi contro sette proteine ​​pro-infiammatorie: interleuchina-6 (IL-6), IL-8, fattore di necrosi tumorale-α (TNF-α), Legante induttore di apoptosi correlato al TNF, IL-10, proteina-10 indotta da interferone γ e proteina C-reattiva. Hanno inserito le strisce nel loro dispositivo e, in un piccolo studio osservazionale, le hanno testate su sei persone sane e cinque persone con influenza. Due dei malati hanno mostrato livelli elevati di citochine e, in tutti i partecipanti, le citochine nel sudore passivo erano correlate con i livelli delle stesse proteine ​​nel siero.

Lo SWEATSENSER Dx era anche abbastanza sensibile da misurare le citochine nei pazienti che assumevano anti-infiammatori, che espellono le citochine nel range di concentrazione di pochi pico-grammi per millilitro. Il dispositivo ha monitorato i livelli di citochine fino a 168 ore prima che fosse necessario sostituire la striscia del sensore.

I ricercatori hanno ora avviato sperimentazioni cliniche del sensore di citochine in persone con infezioni respiratorie.

 

 

 

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