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Le persone potrebbero monitorare il proprio metabolismo dei grassi senza supporto professionale o esami del sangue, per diete, trattamenti per disturbi metabolici come il diabete e terapie chetogeniche utilizzate, ad esempio per l’epilessia, e adattarle a ogni singolo paziente.
L’acetone è il sottoprodotto del metabolismo dei grassi che viene espirato attraverso i polmoni. Si produce quando il corpo brucia grassi invece che carboidrati come lo zucchero.
I ricercatori dell’ETH Zurich hanno sviluppato un dispositivo di test del respiro in grado di rilevare l’acetone nell’aria espirata con grande precisione.
Il dispositivo ricorda molto gli etilometri usati dalla polizia nei controlli del traffico e può essere utilizzato in modo affidabile da non esperti in combinazione con un’app per smartphone.
Le persone possono quindi monitorare il proprio metabolismo dei grassi senza supporto professionale o esami del sangue.
Questo potrebbe infine permettere di monitorare più da vicino diete, trattamenti per disturbi metabolici come il diabete e terapie chetogeniche utilizzate, ad esempio per l’epilessia, e adattarle a ogni singolo paziente.
“Quando si tratta di diete, non esiste una regola pratica che funzioni per tutti. Idealmente, le persone dovrebbero automonitorarsi per vedere come risponde il proprio metabolismo,” spiega Andreas Güntner, professore di Sensoring Molecolare presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e di Processo dell’ETH di Zurigo.
“Sono inoltre necessari metodi che possano essere eseguiti indipendentemente e che producano risultati affidabili, simili alle misurazioni della glicemia per i diabetici.”
Il gruppo di ricerca di Güntner sviluppò il dispositivo di misura in collaborazione con la spin-off ETH Alivion, e ne testò l’affidabilità insieme all’Ospedale Universitario di Zurigo.
Misurazioni precise fuori dal laboratorio
In uno studio di validazione che ha coinvolto 12 adulti, i ricercatori hanno confrontato 312 letture del respiro registrate con il nuovo dispositivo di misurazione con i risultati degli esami del sangue e le misurazioni di uno spettrometro di massa ad alta precisione – il punto di riferimento analitico.
Le misurazioni sono state effettuate utilizzando diversi scenari metabolici: con attività fisica leggera e intensa e varie diete.
Questo rivela che i risultati del dispositivo portatile erano praticamente identici a quelli del laboratorio. Inoltre, il nuovo dispositivo di misura ha fornito risultati affidabili nel corso di mesi.
In sostanza, il dispositivo portatile recentemente testato si basa su una tecnologia di sensori che è in sviluppo presso l’ETH di Zurigo da oltre 10 anni ed è stata presentata per la prima volta nel 2017.
Già all’epoca, Güntner e i suoi coautori riuscirono a dimostrare che i sensori di gas che avevano sviluppato erano così sensibili da poter rilevare una singola molecola di acetone in cento milioni di altre molecole.
Letture riproducibili grazie al filtro e all’app
Secondo i ricercatori, le letture degli etilometri attualmente disponibili hanno una riproducibilità limitata e possono rilevare solo cambiamenti metabolici pronunciati.
Non rispondono solo all’acetone, ma anche ad altri componenti dell’aria esalata, ad esempio se i soggetti di prova hanno mangiato o bevuto qualcosa prima.
I ricercatori hanno quindi sviluppato un filtro che blocca le molecole interferenti e un’app per smartphone che guida i soggetti di prova in tempo reale mentre espirano.
“Il dispositivo misura il volume dell’aria espirata e preleva solo un campione proveniente dalle profondità dei polmoni dopo un certo tempo,” afferma l’autrice principale Simone Hersberger, aggiungendo: “altrimenti, ogni lettura sarebbe leggermente diversa.” Affinché questo funzioni, i dispositivi vengono inizialmente calibrati e regolati in base al volume polmonare del paziente.
Dalla ricerca di base al prodotto
Lo studio di validazione riuscito rappresenta una tappa importante per i ricercatori.
“Siamo riusciti a dimostrare che il nostro dispositivo può rilevare con precisione e affidabilità lievi differenze nel metabolismo dei grassi”, afferma Hersberger, dottorando dell’ETH.
Ulteriori studi ora mirano a dimostrare se il nuovo dispositivo di misurazione possa davvero essere utilizzato per personalizzare le terapie per i disturbi metabolici.
In collaborazione con l’Ospedale Pediatrico Universitario di Zurigo, i ricercatori stanno attualmente valutando se il dispositivo portatile possa aiutare i bambini con epilessia a monitorare meglio la loro dieta chetogenica.
Altri ambiti di applicazione sono il monitoraggio e l’ottimizzazione delle diete mediche o delle cosiddette terapie GLP-1 con vaccini per la perdita di peso. Sono inoltre in considerazione applicazioni negli sport amatoriali.
Lo spin-off di ETH Alivion AG ha lanciato il dispositivo con il nome ‘Nutrion’. Attualmente viene impiegata in studi di ricerca internazionali e in strutture mediche.
Per ampliare ulteriormente e aprire ulteriori campi di applicazione, Alivion sta cercando ulteriori partner industriali e investitori strategici.
“Questo esempio mostra come i risultati della ricerca di base possano essere messi in pratica e, in ultima analisi, aiutare la società”, afferma il professore Andreas Güntner dell’ETH.
Alivion AG
