Diabete e sensori

Diabete: nuove tecnologie per il monitoraggio non invasivo della glicemia

Apple, Google & Co. Siamo nel pieno della corsa ai dispositivi indossabili per il “monitoraggio del glucosio non invasivo”. Stop a punture e aghi sottopelle, basterà indossare un orologio: ma la tecnologia è davvero pronta?

Pubblicato il 07 Ott 2022

Così come ha cambiato il modo in cui facciamo acquisti o cerchiamo informazioni, l’innovazione digitale sta trasformando anche il modo in cui gestiamo alcune malattie croniche, come il diabete.

Oggi, chiunque abbia necessità di effettuare l’automonitoraggio della glicemia, soprattutto chi soffre di Diabete di Tipo 1 o di Diabete di Tipo 2, ricorre all’uso del glucometro corredato di striscette reattive e pungidito.

Difatti, sebbene la tecnologia sia in continua evoluzione, l’automonitoraggio della glicemia necessita ancora di una goccia di sangue capillare che è possibile ottenere con una puntura di un piccolo ago sui polpastrelli o di liquido interstiziale (ISF) con micro-punture su braccio, addome, coscia o schiena.

Monitoraggio della glicemia: come funzionano i sensori 

La procedura di monitoraggio della glicemia va condotta manualmente e anche più volte al giorno (solitamente a digiuno, pre-prandiale o post-prandiale o in caso di ipoglicemie e iperglicemie), poiché serve a controllare il valore della concentrazione del glucosio ai fini di una corretta impostazione del piano terapeutico, ossia della quantità di dose di insulina (nel caso dei diabetici insulino-dipendenti) da assumere o per controllare che i farmaci orali (come la metformina) siano adeguatamente assorbiti e dunque contribuiscano, assieme a un corretto stile di vita, a tenere la concentrazione di glucosio nel sangue entro i valori ottimali. Il glucometro è l’alleato principale del diabetico poiché può letteralmente salvare la vita nel caso delle ipoglicemie o delle iperglicemie.

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Un metodo alternativo del monitoraggio della glicemia è rappresentato dai sensori CGM o Continuous Glucose Monitoring, monitoraggio continuo della glicemia. Tale metodo, in pratica, si basa su un glucometro indossabile ma dotato di un sensore, un sottilissimo ago filamento, che viene posizionato sottopelle e in punti specifici (retro del braccio, schiena, addome, coscia) e che attraverso l’analisi del liquido interstiziale monitora 24h su 24h e 7 giorni su 7 i livelli di glicemia inviando alert in caso di iperglicemie o ipoglicemie. La comodità è notevole, anche se il sistema dei glucometri CGM resta comunque invasivo e i risultati restituiti scontano un ritardo di alcuni minuti rispetto al reale valore della glicemia, per cui richiedono calibrazioni personalizzate.

In futuro, però, potrebbe essere reso disponibile un glucometro che si basa sulla tecnologie NIGM o non invasive blood glucose monitoring  – ossia sulla misurazione non invasiva del glucosio – che, ricorrendo a sensori molto potenti, potrebbe essere in grado di misurare il valore della concentrazione del glucosio non più da una goccia di sangue o dal liquido interstiziale (ISF) ma anche attraverso la pelle con l’ausilio di una luce laser o attraverso la saliva, il respiro o il sudore.

La ricerca in questo settore è davvero complessa e – dopo i primi annunci entusiastici – molte aziende hanno dovuto ammettere che la sfida richiede più tempo del previsto.

Monitoraggio della glicemia con i dispositivi indossabili 

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, attualmente in Europa ci sono circa 60 milioni di persone che convivono con il diabete.

Si tratta di un numero tanto elevato da mettere a dura prova anche le economie e i sistemi sanitari del continente. In Italia,  i dati Istat ci dicono che i diabetici sono tre milioni e 200 mila, ovvero il 5,3% dell’intera popolazione.

Il diabete è una malattia che deve essere tenuta sotto stretto controllo e, quindi, è necessario misurare con precisione sia le medie della glicemia dei pazienti in un determinato periodo di tempo, sia i picchi  delle iperglicemie (eccesso di glucosio nel sangue) sia le ipoglicemie (abbassamento della concentrazione di zucchero nel sangue) che possono avere conseguenze anche molto gravi.

Per il monitoraggio della glicemia, i medici richiedono spesso l’esame del sangue per conoscere il valore dell’emoglobina glicosilata o glicata A1c (HbA1c). L’informazione fornita è preziosa, in quanto distingue le anomalie momentanee nei picchi di glucosio nel sangue da modelli reali a lungo termine.

Questo semplice esame del sangue rappresenta una sorta di standard per la diagnosi del diabete, tuttavia l’affiancamento della tecnologia data dai dispositivi indossabili, che offrono un monitoraggio continuo del livello di glucosio nel sangue e possono misurare, con un sensore non invasivo, dati settimanali, giornalieri o anche orari, potrebbe dare un rilevante aiuto.

Ciò perché un paziente può avere più picchi di zucchero (iperglicemie) o improvvisi cali di zucchero (ipoglicemie) durante la giornata. Allo stesso modo, i livelli di glucosio nel sangue di un diabetico possono cambiare dopo l’assunzione di una certa dose di farmaci, o durante il sonno. Sono tutti dati estremamente importanti di cui i medici dovrebbero poter disporre.

La gestione medica ideale del diabete si basa sulla ricerca dell’equilibrio farmacologico per mantenere la glicemia del paziente quanto più possibile stabile e entro valori considerati accettabili. Questo perché l’elevata quantità di zucchero nel sangue per un periodo lungo porta a inevitabili problemi a carico di reni, occhi e apparato cardiovascolare.

Pertanto, i dispositivi indossabili deputati alla misurazione continua dei livelli di glicemia possono aiutare significativamente un medico nel fornire la perfetta combinazione di farmaci, da abbinare sempre a un corretto stile di vita, per mantenere il tasso di glucosio nei limiti accettabili sia a digiuno sia nel post-prandiale.
Un efficace e costante controllo del glucosio è di cruciale importanza per il diabetico nel prevenire complicazioni a lungo termine soprattutto a carico del sistema cardiovascolare.

Come funziona il monitoraggio continuo del glucosio (CGM)

Le punture sul polpastrello per misurare la glicemia sono una parte cruciale, e a volte spiacevole, della routine quotidiana di una persona diabetica, soprattutto se segue un trattamento con insulina.

Esiste però il monitoraggio continuo del glucosio (CGM). Esso permette di misurare i valori della glicemia a intervalli di alcuni minuti tramite un minuscolo sensore inserito sotto la pelle dell’addome o del braccio. I risultati sono inviati in modalità wireless a uno smartphone o altro dispositivo digitale.

FreeStyle Libre – ad esempio – è un sistema CGM per il monitoraggio della glicemia che non richiede la puntura del polpastrello. Per ottenere il valore del glucosio nel sangue, occorre semplicemente posizionare un lettore sul sensore.

Tuttavia, va anche osservato che – se i sistemi di monitoraggio continuo del glucosio (CGM) riducono le punture sui polpastrelli – richiedono comunque l’impiego di un sottilissimo ago/filamento sottopelle.

I nuovi sensori CGM: monitorare la glicemia senza aghi 

L’obiettivo delle attuali ricerche è creare dispositivi indossabili che monitorino continuamente la glicemia nel sangue senza dover inserire alcun sensore sottopelle.
La Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha recentemente approvato diversi tipi di tecnologia indossabile per le persone con diabete.
Ad esempio, sugarBEAT CGM, che misura la glicemia attraverso un cerotto posto sulla pelle, oppure AerBetic, che la misura attraverso i cambiamenti chimici nei gas della respirazione.

Riconoscendo l’importanza di migliorare al massimo la qualità della vita di un paziente diabetico, i produttori di dispositivi hanno recentemente iniziato ad avventurarsi in un’altra area: la creazione di sistemi a circuito chiuso. Questi possono monitorare i livelli di glucosio nel sangue di un paziente in tempo reale e modificare di conseguenza l’erogazione dei farmaci.

I vantaggi dei CGM nell’erogazione dell’insulina 

La gestione tradizionale del diabete per le persone con malattie gravi comporta l’uso di pompe per insulina. Esse forniscono un tasso costante di questo ormone per regolare i livelli di glucosio nel sangue.

Queste pompe, che hanno le dimensioni di un mazzo di carte, sono indossate al di fuori del corpo (attorno alla vita, attaccate a una cintura o su un bracciale) ed erogano insulina tramite un tubo sottile che viene posizionato sotto la pelle (in uno strato di tessuto adiposo).

La pompa funziona tramite un meccanismo computerizzato che somministra continuamente piccole dosi di insulina ad azione rapida, seguite da una dose variabile (bolo) quando viene ingerito un pasto abbondante.

La maggior parte dei microinfusori di insulina è dotata di processori per aiutare a stabilire il dosaggio di insulina in base al livello di glucosio nel sangue e all’assunzione di cibo a ogni pasto.

Quando CGM e pompe per insulina sono combinati, il risultato è un controllo della glicemia con il massimo dell’efficacia. Un trasmettitore è collegato al sensore in modo da inviare le letture del glucosio nel sangue a un dispositivo di monitoraggio o allo smartphone (a seconda del modello CGM). La maggior parte dei sistemi CGM fornisce letture della glicemia insieme a dati aggiuntivi, come allarmi, per la notifica di livelli alti e bassi secondo valori preimpostati e altro ancora.

Il monitoraggio del glucosio non invasivo (NIGM)

Le recenti tecnologie per il diabete hanno reso significativamente più facile per le persone monitorare i propri livelli di glucosio nel sangue.

Così il diabete è diventato l’obiettivo anche di molte aziende tecnologiche, tra cui Apple e Google, che stanno cercando di costruire il cosiddetto monitoraggio del glucosio non invasivo (NIGM – non invasive glucose monitoring).

L’obiettivo è costruire un dispositivo in grado di rilevare i livelli di glucosio senza richiederne il posizionamento di sensori sotto la pelle. 

In particolare, Apple prosegue con lo sviluppo di un sensore di radiazioni terahertz per consentire il monitoraggio della glicemia diretta con lo smartwatch e che sebbene annunciato per quest’anno, non è poi stato incluso nel nuovo Apple Watch 8. 

Alphabet (Google) sta invece lavorando al monitoraggio non invasivo tramite la società di smartwatch Fitbit (acquisita nel 2019) che, a sua volta, si stava dedicando al monitoraggio indolore del glucosio.

Oltre a Fitbit, Alphabet sta collaborando anche con altre società per aiutarle a costruire il primo dispositivo di questo tipo. In precedenza, il gigante della tecnologia ha esplorato la possibilità di monitorare la glicemia utilizzando una lente a contatto che avrebbe analizzato il livello di glucosio nelle lacrime. Tuttavia, quel progetto è stato chiuso nel 2018 a causa di insufficiente coerenza tra le concentrazioni di glucosio lacrimale e di glucosio nel sangue.

NIGM: le opportunità di business per le healthtech company

Il monitoraggio del glucosio non invasivo (NIGM) potrebbe rappresentare un punto di svolta per il futuro dei diabetici. Il problema è ottenere dispositivi  non invasivi che – allo stesso tempo – misurino con precisione la glicemia.

Una bella sfida. Una vera e propria corsa al chi arriva prima che vede interessate molte healthtech company, alla conquista di una posizione dominante in un mercato ancora completamente aperto.

Oltre ai citati colossi della tecnologia, molte altre aziende health stiano ricercando e sviluppando dispositivi non invasivi per il monitoraggio della glicemia. Tra queste, ad esempio, Afon sta progettando uno smartwatch che monitora costantemente la glicemia, avvisando automaticamente l’utente se il livello supera i valori minimi e massimi preimpostati.

La società gallese potrebbe essere tra le prime al mondo a rilasciare un prodotto del genere:  tale smartwatch – che potrebbe essere commercializzato già dal prossimo anno – potrà essere indossato al polso come un comune orologio, senza infilare nulla sotto la pelle: “Abbiamo valutato il dispositivo Afon in condizioni sia iper che ipoglicemiche – durante gli studi clinici – e siamo sorpresi ed entusiasti dalle possibilità offerte da questa tecnologia”, ha affermato al proposito il professor de Vries, ricercatore della Facoltà di Medicina dell’Università di Amsterdam.

smartwatch per il monitoraggio della glicemia
Smartwatch per il controllo non invasivo del diabete: è corsa al primato tra le aziende (fonte: Afon)

Quale futuro per il monitoraggio della glicemia? 

Le persone affette da diabete potrebbero presto essere in grado di gestire la loro malattia in modo più efficace e ridurre il rischio di complicanze a lungo termine utilizzando sistemi indossabili di monitoraggio non invasivo del glucosio.

Ma la tecnologia è davvero pronta a misurare la glicemia senza puntura?

Nonostante i tanti annunci trionfalistici – che si susseguono ormai da anni – i dispositivi e sistemi finora prodotti per il monitoraggio della glicemia – davvero non invasivi e, al contempo, paragonabili in quanto a precisione alle misurazioni di glicemia con metodi tradizionali – non hanno ancora dato i risultati sperati.

Il crescente interesse delle aziende di settore e i risultati della ricerca, però, suggeriscono un cauto ottimismo sia riguardo all’obiettivo finale che ai tempi di attesa.

Il lavoro futuro sarà, prevedibilmente, ancora tanto. E – nella fattispecie – si dovrà prestare particolare attenzione anche alle questioni relative alla privacy e alla sicurezza, alla combinazione di dati mobile e clinici e allo sviluppo di sperimentazioni cliniche convalidate.


Articolo aggiornato (pubblicazione originaria: 14/10/2021) 

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