Recentemente, ricercatori cinesi hanno sviluppato un innovativo sistema fotoacustico a terahertz, che rappresenta un progresso significativo nella diagnostica non invasiva. Questo sistema supera l’interferenza dell’acqua, eliminando la necessità di prelievi di sangue o marcatori, e consente la misurazione in tempo reale dei livelli di sodio in topi vivi. I primi test sull’uomo hanno inoltre dimostrato il suo potenziale e la sua fattibilità per applicazioni cliniche.
Le onde terahertz, situate tra le bande delle microonde e dell’infrarosso medio, offrono vantaggi come bassa energia, innocuità per i tessuti, debole dispersione e elevata sensibilità ai cambiamenti strutturali biologici, che le rendono uno strumento ideale per il rilevamento biomedico. Tuttavia, le onde terahertz sono facilmente assorbite dall’acqua, il che pone due grandi sfide per le applicazioni biomediche: eliminare l’interferenza delle molecole d’acqua in campioni complessi e realizzare il rilevamento in vivo attraverso tessuti biologici spessi.
La misurazione precisa del sodio nel sangue è cruciale per diagnosticare e trattare la disidratazione, le malattie renali e alcuni disturbi neurologici/endocrini. Il team di ricerca ha sviluppato un sistema di rilevamento che combina sensori fotoacustici con spettroscopia a terahertz, consentendo il monitoraggio non invasivo a lungo termine della concentrazione di sodio nel sangue.
Il sistema emette onde terahertz tramite una configurazione modulare, eccitando gli ioni di sodio nel sangue per generare onde ultrasoniche, che vengono poi captate da un trasduttore ultrasonico. Questa tecnica fotoacustica converte l’energia terahertz assorbita in onde sonore, superando efficacemente l’interferenza di assorbimento dell’acqua. Consente il monitoraggio a lungo termine senza marcatori dei livelli di sodio nel sangue in topi vivi, e i test con volontari umani hanno anche dato risultati promettenti.
“In futuro, questo sistema potrebbe non solo rilevare il sodio nel sangue, ma anche identificare altri ioni come potassio e calcio, nonché biomolecole come zuccheri, proteine ed enzimi attraverso le loro firme di assorbimento dei terahertz, mostrando un ampio potenziale di sviluppo.”
