Un sensore portatile e una tecnica innovativa sviluppati dai ricercatori del Texas A&M AgriLife Research potrebbero un giorno offrire un’alternativa non invasiva ai diari alimentari e agli esami del sangue per il monitoraggio di dieta e salute. Utilizzando un dispositivo luminoso, i ricercatori hanno dimostrato che dieta, età biologica, sesso e carenze nutrizionali selezionate possono essere rilevati attraverso la pelle di modelli animali vivi con una precisione fino al 90%.
I risultati, pubblicati su “Analytical Chemistry”, segnano una svolta nel monitoraggio non invasivo della salute, inclusa la possibilità per i sensori indossabili di fornire informazioni nutrizionali e metaboliche in tempo reale. I ricercatori ritengono che la tecnologia possa contribuire a monitorare i problemi di salute emergenti e a promuovere raccomandazioni dietetiche personalizzate, un obiettivo chiave del Texas A&M AgriLife Institute for Advancing Health through Agriculture.
“Attualmente, le valutazioni dietetiche si basano principalmente sull’autovalutazione, che è spesso imprecisa”, ha affermato Dmitry Kurouski, membro dell’IHA e professore associato presso il Dipartimento di Biochimica e Biofisica del Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences. “Ma con questa tecnologia delle dimensioni di un portachiavi, possiamo osservare direttamente come la dieta modifica il corpo e capire cosa funziona e cosa no a livello individuale”.
Dmitry Kurouski utilizza la spettroscopia per esplorare tutto, dalla salute e nutrizione umana alla fitopatologia. La sua tecnica innovativa, che utilizza un dispositivo luminoso per analizzare la composizione della pelle alla ricerca di indicatori di salute, dimostra solo una delle tante promettenti applicazioni della tecnologia.
Il progetto collaborativo è stato condotto da Isaac Juárez, uno studente di dottorato nel laboratorio di Kurouski. Si basa sui risultati di David Threadgill, Professore Universitario e Direttore del Dipartimento di Nutrizione. Threadgill ha precedentemente condotto ricerche sull’impatto sulla salute dei comuni stili alimentari, rivelando differenze significative tra i diversi tipi di dieta.
“Ci siamo concentrati principalmente sul tentativo di capire come gli individui rispondono a diverse diete”, ha affermato Threadgill. “Molti dati suggeriscono che alcune diete siano più sane di altre, ma non sappiamo come questo si traduca a livello individuale”.
Insieme, il team ha ripetuto l’esperimento di Threadgill per verificare se la spettroscopia Raman, una tecnologia di rilevamento basata sulla luce che Kurouski ha ampiamente utilizzato in settori che vanno dalle malattie delle piante all’analisi forense, potesse essere utilizzata per analizzare gli effetti di diverse diete sulla composizione corporea. Il team ha nutrito modelli animali vivi con una delle sei diete più comuni, come la dieta vegana, chetogenica e mediterranea, quindi ha scansionato la loro pelle con la spettroscopia Raman per generare un modello biochimico. Le scansioni hanno identificato firme chimiche distinte di biomolecole chiave, in particolare lipidi e collagene, legate a ciascun modello alimentare presente nella pelle.
“Per i sistemi biologici, qualsiasi valore superiore all’80% è significativo”, ha affermato Kurouski. “Raggiungere il 90% significa che questo strumento potrebbe guidare seriamente le decisioni nutrizionali”. Una finestra su età e livelli di nutrienti Oltre alla dieta, le scansioni hanno rivelato anche l’età, che hanno scoperto essere chiaramente correlata ad alcuni marcatori chimici nella pelle, in particolare i livelli di collagene. Isaac Juárez lavora con sensori laser su un banco di laboratorio Isaac Juárez, primo autore dello studio di Chimica Analitica, ha iniziato a esplorare gli usi della spettroscopia Raman per applicazioni forensi durante gli studi universitari. Ora studente laureato nel laboratorio di Kurouski, continua ad ampliarne il potenziale, in particolare con applicazioni in tossicologia.
Analizzando ulteriormente le scansioni, i ricercatori sono stati in grado di rilevare carenze di folati. Hanno collaborato con Michael Polymenis, professore e responsabile associato dei programmi di laurea magistrale presso il dipartimento di biochimica, e Heidi Blank, ricercatrice scientifica, che hanno ampiamente studiato l’impatto dei folati sul metabolismo.
“La carenza di folati è collegata a difetti congeniti e a scarsi risultati metabolici, ma è difficile da individuare precocemente”, ha affermato Polymenis. “Un facile accesso alle informazioni sui livelli di nutrienti potrebbe aiutare a orientare gli interventi dietetici anche prima della comparsa dei sintomi, soprattutto perché il fabbisogno di nutrienti cambia con l’età”.
Sebbene il dispositivo attuale sia portatile, i ricercatori ritengono che la tecnologia possa essere ulteriormente miniaturizzata e potenzialmente incorporata nella tecnologia indossabile. In futuro, tali sensori potrebbero monitorare costantemente la dieta e i livelli di nutrienti, fornendo agli utenti un feedback immediato sullo stato e sui modelli nutrizionali. Con il continuo aumento di malattie croniche come obesità e diabete, sperano che la tecnologia possa offrire uno strumento proattivo per migliorare la salute pubblica e prevenire patologie legate all’alimentazione.
“Questo è l’inizio di un viaggio davvero entusiasmante”, ha affermato Kurouski. “Dieta e nutrizione sono fondamentali per la salute e il benessere generale. Con questa tecnologia, siamo essenzialmente in grado di leggere il metabolismo in tempo reale e, un giorno non lontano, le persone potrebbero essere in grado di applicare questa conoscenza alla loro vita quotidiana”.
