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Il dispositivo indossabile comunica con i sistemi biologici per controllare l'espressione genica 

I dispositivi indossabili sono diventati prevalenti e stanno guadagnando sempre più terreno. Questi dispositivi di solito interfacciano i biomateriali con l'elettronica. Alcuni dispositivi elettromagnetici indossabili fungono da raccoglitori di energia meccanica per fornire energia. Attualmente, non è disponibile alcuna "interfaccia elettrogenetica diretta". Pertanto, i dispositivi indossabili non possono programmare direttamente terapie basate sui geni. I ricercatori hanno sviluppato la prima interfaccia elettrogenetica diretta che consente l'espressione del transgene nelle cellule umane. Chiamato DART (DC current-actuated regulation technology), utilizza un alimentatore DC per generare specie reattive dell'ossigeno che agiscono sui promotori sintetici per l'espressione. In un modello di topo diabetico di tipo 1, il dispositivo ha stimolato cellule umane ingegnerizzate impiantate per via sottocutanea a rilasciare insulina che ha ripristinato il normale livello di zucchero nel sangue.  

Dispositivi elettronici indossabili come smartwatch, fitness tracker, cuffie VR, gioielli intelligenti, occhiali abilitati per il web, auricolari bluetooth e molti dispositivi relativi alla salute sono all'ordine del giorno in questi giorni e stanno guadagnando sempre più terreno, in particolare nel campo della salute. Solitamente i dispositivi sanitari non invasivi interfacciano i biomateriali (inclusi gli enzimi) con l'elettronica e vengono utilizzati per monitorare la mobilità, i segni vitali e i biomarcatori nei biofluidi (sudore, saliva, fluido interstiziale e lacrime). Alcuni dispositivi indossabili dispositivi elettromagnetici fungono anche da raccoglitori di energia meccanica per fornire energia.  

interconnesso dispositivi indossabili svolgono un ruolo chiave nella raccolta di dati sulla salute delle persone che possono rivelarsi utili per fornire assistenza sanitaria personalizzata, comprese le terapie basate sui geni. Diabete di tipo 1 è una di queste condizioni in cui un dispositivo di monitoraggio indossabile potrebbe stimolare e controllare l'espressione di insulina in cellule umane ingegnerizzate impiantate sottodermicamente per rilasciare insulina e ripristinare il normale livello di zucchero nel sangue. I dispositivi avrebbero bisogno di un'interfaccia elettrogenetica per controllare l'espressione genica. Ma a causa dell'indisponibilità di qualsiasi interfaccia di comunicazione funzionale, i mondi elettronici e genetici rimangono in gran parte incompatibili e i dispositivi indossabili non si sono ancora sviluppati per fornire terapie geniche.  

I ricercatori dell'ETH di Zurigo, Basilea, Svizzera sono recentemente riusciti a sviluppare un'interfaccia di questo tipo che ha consentito a un dispositivo elettronico di comunicare con il mondo genetico attraverso l'uso di corrente CC di basso livello. Denominato DART (tecnologia di regolazione a corrente continua), questo genera livelli non tossici di specie reattive dell'ossigeno mettere a punto in modo reversibile i promotori sintetici. In un modello murino, la sua applicazione ha stimolato con successo cellule umane ingegnerizzate impiantate sotto la pelle per rilasciare insulina e ripristinare il livello di zucchero nel sangue.  

Al momento, DART sembra promettente, ma ha superato i rigori degli studi clinici e ha dimostrato la sua validità in termini di sicurezza ed efficacia. In futuro, i dispositivi elettronici indossabili con DART potrebbero essere in grado di programmare direttamente gli interventi metabolici. 

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Riferimenti:  

  1. Kim J., et al., 2018. Bioelettronica indossabile: dispositivi elettronici indossati dal corpo basati su enzimi. Acc. Chim. Ris. 2018, 51, 11, 2820–2828. Data di pubblicazione: 6 novembre 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00451  
  1. Huang, J., Xue, S., Buchmann, P. et al. 2023. Un'interfaccia elettrogenetica per programmare l'espressione genica dei mammiferi mediante corrente continua. Metabolismo della natura. Pubblicato: 31 luglio 2023. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00850-7  

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Giornalista scientifico | Editore fondatore della rivista scientifica europea

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