I dispositivi sensoriali indossabili emergono come una delle dieci più promettenti innovazioni nel campo della chimica del 2023, secondo l’International Union of Pure and Applied Chemistry (I.U.P.A.C.). Questi dispositivi rivoluzionari non sono solo destinati a trasformare l’assistenza sanitaria, ma stanno anche trovando un uso crescente nella medicina dello sport e nei dispositivi intelligenti di nuova generazione. La loro capacità di rilevare e monitorare in tempo reale una vasta gamma di specie chimiche biologicamente importanti, come sodio, cloruro, calcio, magnesio, ammonio, glucosio, acido urico e amminoacidi quali la glicina, li rende strumenti indispensabili nell’era moderna.
Il Potenziale dei Sensori Indossabili
Il monitoraggio dei biomarcatori come l’acido lattico durante attività fisica intensa è solo uno degli esempi di come questi sensori possano apportare benefici tangibili. Possono inoltre registrare dinamicamente i marcatori biochimici nei fluidi corporei in maniera non invasiva, rivoluzionando i metodi di analisi sanitaria e sportiva. [Scopri di più](https://www.iupac.org) su come stanno influenzando la diagnostica e la terapia medica.
Caratteristiche Strutturali dei Wearable Sensors
Per rispondere alle esigenze di comfort e funzionalità, la produzione di sensori indossabili richiede materiali che abbiano qualità come elasticità, flessibilità e biodegradabilità. Essi devono inoltre armonizzarsi con il movimento del corpo senza compromettere le loro capacità di rilevamento. Nella loro forma più elementare, i sensori chimici consistono in un materiale sensore che interagisce con l’analita, provocando una variazione di proprietà fisiche come la massa o la conduttività, e un trasduttore che converte questa variazione in un segnale elettronico leggibile. [Esplora](https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/wearable-sensor) i materiali più innovativi che vengono utilizzati per realizzare questi sensori.
Tecniche Elettrochimiche e Materiali Sensoriali
Gli elettrodi conduttivi sono spesso rivestiti con biorecettori – come enzimi, anticorpi o DNA – per interagire in maniera selettiva con specifiche sostanze. Le tecniche elettrochimiche impiegate, come amperometria, potenziometria e voltammetria, consentono di convertire le informazioni dell’analita in segnali elettrici misurabili con elevata precisione e sensibilità.
Soluzioni Energetiche per Wearable Sensors
Ogni sensore richiede una fonte di energia per funzionare. Sebbene le batterie siano le più comuni, i rischi associati alla loro tossicità e durata limitata spingono verso alternative più sostenibili. Le tecnologie per la raccolta di energia dal corpo umano o dall’ambiente – come celle fotovoltaiche, generatori termoelettrici, nanogeneratori piezoelettrici e triboelettrici, celle a biocarburante e generatori elettromagnetici – stanno diventando sempre più rilevanti.
Batterie per Wearable Sensors
Ad oggi, le batterie alcaline rimangono tra le soluzioni più sicure e semplici da sostituire, nonostante una diminuzione progressiva del voltaggio durante l’uso. Una valida alternativa sono le batterie ibride nichel-metallo, dotate di una capacità superiore fino a tre volte rispetto alle batterie al nichel-cadmio, offrendo così una soluzione più duratura e efficace per i dispositivi indossabili. [Approfondisci](https://www.electropaedia.com/battery-technology/comparisons/nickel-based-batteries) gli ultimi sviluppi e le tecniche riguardanti le batterie per dispositivi e sensori indossabili.
In conclusione, i sensori indossabili stanno guadagnando un ruolo cruciale nel settore sanitario e sportivo, dove la precisione e l’innovazione sono sempre più richiesti. Con una progettazione prudente e sostenibile, rappresentano la prossima frontiera nel monitoraggio della salute e del benessere.
Alternativa Energetica per Dispositivi Indossabili: Celle Solari a Perovskite
Nell’ambito della tecnologia dei dispositivi indossabili, è sempre più ricercata una fonte di energia che sia sia efficiente sia conveniente. In questo contesto, [le celle solari a perovskite](https://www.nature.com/articles/nature.2014.15011) emergono come un’opzione promettente, superando le prestazioni energetiche delle tradizionali batterie agli ioni di litio. Queste celle forniscono una fonte di energia flessibile e leggera, ideale per alimentare sensori elettronici indossabili. Questi pannelli solari innovativi possono inoltre ricaricare dispositivi attraverso una semplice connessione USB.
Il Monitoraggio della Glicemia diventa Non Invasivo
Il [diabetes](https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/diabetes) rappresenta una grave problematica di salute pubblica, con oltre 500 milioni di individui affetti a livello globale. Tradizionalmente, il controllo dei livelli di glucosio nel sangue richiede metodi invasivi che possono essere scomodi e non idonei per il monitoraggio continuo. Per superare questo ostacolo, i sensori di glucosio indossabili stanno guadagnando popolarità, grazie alla loro capacità di monitorare i livelli di glucosio in modo non invasivo e costante.
Tra gli strumenti emergenti nel campo dei dispositivi indossabili si annoverano i sensori elettrochimici collegabili a smartphone. Un sensore di glucosio sensibile e integrato nello smartphone rappresenta una soluzione innovativa per il rilevamento non invasivo del glucosio. Si è sviluppato un tale sensore, utilizzando nanotubi di carbonio a parete singola funzionalizzati con nanocompositi glucosio ossidasi-Nafion. La [glucosio ossidasi](https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29974814/) è un enzima che catalizza specificamente la conversione del glucosio in perossido di idrogeno (H2O2) e acido gluconico, rendendo possibile il processo di sensore.
Per realizzare questo dispositivo, sono stati utilizzati film di poliimmide e polimetilmetacrilato, applicati su un wafer di silicio mediante rivestimento per rotazione. Successivamente, è stata depositata una sospensione di nanocompositi su una pellicola trattata con 3-(amminopropil) trietossisilano, dopo di che si è proceduto con l’applicazione della soluzione acquosa del nanocomposito glucosio ossidasi-Nafion.
Sviluppare forme di monitoraggio del glucosio indossabili e non invasive non solo migliora la qualità della vita delle persone affette da diabetes, ma apre anche nuove frontiere nella gestione e nel trattamento di questa patologia. Con il progresso tecnologico e l’avanzamento delle ricerche in questo campo, si può auspicare che soluzioni simili diventino presto la norma per il monitoraggio dei livelli di glucosio nel sangue.