All’inizio del 2014, Google ha annunciato un’iniziativa che, in caso di successo, sembrava destinata a posizionare la Silicon Valley come una forza importante nel settore sanitario.
In un post sul blogla società ha rivelato di aver iniziato a sviluppare un prototipo di lente a contatto intelligente in grado di misurare i livelli di glucosio nelle lacrime tramite un sensore miniaturizzato annidato all’interno dei suoi strati. Secondo quanto riferito, i prototipi potrebbero generare una lettura una volta al secondo.
Se la tecnologia si fosse rivelata efficace, avrebbe fatto due grandi cose. In primo luogo, sarebbe stato un punto di svolta per i più o meno 830 milioni di persone convivere con il diabete in tutto il mondo, poiché avrebbe fornito un mezzo molto più semplice per il monitoraggio frequente del glucosio, che è legato a migliori risultati di salute a lungo termine. Ma sarebbe stata una svolta anche per i dispositivi indossabili di consumo. Una lente intelligente di successo avrebbe dimostrato che un’importante azienda tecnologica potrebbe risolvere un problema biomedico fondamentale e avrebbe consentito a Google di competere con le tradizionali aziende di dispositivi medici e di diventare un attore legittimo nel settore sanitario.
Ma non è successo.
Nonostante la fanfara e l’attesa che circondano l’annuncio, a soli due anni dall’inizio dell’impresa, la segnalazione, inclusa un’indagine STAT del 2016ha dimostrato che il progetto period pieno di battute d’arresto. Il problema principale period di natura scientifica: le lacrime erano semplicemente un fluido inaffidabile per misurare i livelli di glucosio nel sangue. Su scala più ampia, ha anche rivelato alcune altre questioni relative alla fusione tra tecnologia di consumo e assistenza sanitaria. Innanzitutto, miniaturizzare l’{hardware} non è sempre sufficiente, poiché la biologia umana è rumorosa e disordinata. In secondo luogo, i dispositivi medici richiedono dati estremamente accurati e affidabili. Un dispositivo che stima il conteggio dei passi giornalieri può, per ovvi motivi, essere abbastanza buono, ma uno che misura i valori della glicemia nelle persone con diabete? Abbastanza buono non basterà.
Oggi, gli scienziati stanno ancora lavorando per definire quello che rimane uno dei santi Graal dei dispositivi indossabili: il monitoraggio del glucosio veramente non invasivo. A differenza delle lenti a contatto intelligenti, questi dispositivi non entrano in contatto con i fluidi corporei. Invece, rileverebbero la firma molecolare unica del glucosio attraverso la pelle, e quindi utilizzerebbero quel segnale per stimare indirettamente i livelli di glucosio nel sangue. Questo rimane uno dei problemi più impegnativi dell’ingegneria biomedica. Ma i ricercatori stanno lentamente migliorando la fisica, la chimica e la scienza dei materiali necessarie per raggiungere questo obiettivo, e sono più vicini che mai.
Segnale al rumore
Le lenti a contatto intelligenti di Google hanno fallito a causa di un problema biologico chiave: il nostro corpo ha un sacco di cose che fluttuano al suo interno e il glucosio è solo un componente estremamente piccolo.
Quando qualcuno si punge il dito per misurare i livelli di glucosio, mette una piccola goccia di sangue su una striscia reattiva usa e getta. Quelle strisce reattive contengono un enzima che reagisce specificamente con il glucosio contenuto in quella goccia di sangue. Durante la reazione, il glucosio viene ossidato e rilascia elettroni, che vengono trasferiti attraverso i mediatori chimici ai minuscoli elettrodi nella striscia. Il glucometro misura la corrente elettrica risultante e, poiché una maggiore quantità di glucosio produce un maggiore flusso di elettroni, il glucometro può calcolare la concentrazione di glucosio nel sangue. I monitor continui del glucosio (CGM) funzionano utilizzando una chimica simile, ma invece di testare una goccia di sangue, misurano continuamente il glucosio nel liquido interstiziale appena sotto la pelle.
Uno dei motivi principali per cui questi dispositivi funzionano così bene è che la chimica è altamente specifica e controllata. Gli enzimi coinvolti nella reazione reagiscono quasi esclusivamente con il glucosio, con il quale entra in contatto diretto sia nel sangue che nel liquido interstiziale. E, cosa più importante, i livelli di glucosio sia nel liquido interstiziale che nel sangue fluttuano in modo simile.
Ma le cose diventano instabili quando usi le lacrime. La concentrazione di glucosio nelle lacrime è già inferiore e fluttua in modi che non sono sempre una rappresentazione accurata dei livelli di glucosio nel sangue. Le cose diventano ancora più complicate quando non sei in contatto con alcun fluido.
Il concetto di monitoraggio non invasivo non è una novità. Quando un dispositivo intelligente, come un Apple Watch o un Fitbit, misura la frequenza cardiaca, lo fa monitorando i cambiamenti nel quantity del sangue nei minuscoli vasi sanguigni vicino alla pelle. Il dispositivo irradia una luce sulla pelle e il sangue assorbe quella luce più del tessuto circostante. Mentre il cuore batte, il quantity del sangue aumenta e diminuisce. Questo spostamento viene registrato nella quantità di luce riflessa verso il sensore. Rilevando questo schema ripetuto nel tempo, il dispositivo calcola quanti battiti cardiaci si verificano al minuto. Con questa tecnologia, oggi i dispositivi indossabili sono incredibilmente precisi quando si tratta di frequenza cardiaca.
Allora perché il glucosio è così diverso? La frequenza cardiaca si concentra sugli spostamenti del quantity totale del sangue, il che non funziona per il glucosio. Il sangue è costituito da una miscela di varie cellule, proteine, acqua e altre sostanze, e il glucosio ne è solo una piccola frazione, afferma Judith Su, professoressa associata di scienze ottiche e ingegneria biomedica presso l’Università dell’Arizona. Per rilevare il glucosio in tutti questi componenti del sangue, devi sostanzialmente trovare un modo per distinguere il glucosio da tutte queste altre cose.
“La sfida principale è il segnale-rumore”, cube Su a Gizmodo. “In laboratorio si può facilmente distinguere il glucosio, ma ciò che lo rende così difficile è il fatto che il corpo umano è piuttosto complesso”.
“Il glucosio produce questo segnale molto piccolo, ed è presente a concentrazioni molto basse rispetto a qualsiasi altra cosa nel corpo, in particolare all’acqua, che domina il segnale nella maggior parte delle tecniche di misurazione. La seconda cosa è che non ha necessariamente una firma unica molto forte, quindi quando misuri qualcosa, tende a sovrapporsi con i segnali di altre molecole, e poi la terza è che viene distorto dal tuo tessuto”, cube Su.
A causa della natura complessa del glucosio, i ricercatori avevano bisogno di uno strumento in grado di identificare qualcosa all’interno della molecola di zucchero che fosse unica per essa. Questa esigenza di specificità ha portato gli scienziati alla spettroscopia Raman.
Un fotone su un milione
La spettroscopia Raman funziona puntando un laser su un campione e misurando come una piccola frazione di quella luce cambia dopo aver interagito con determinate molecole, afferma Arianna Bresci, ingegnere ottico e associata post-dottorato presso il Laser Biomedical Analysis Middle del MIT.
Con la spettroscopia Raman, un dispositivo invia un raggio laser monocolore in un materiale, come la pelle. La maggior parte di quella luce, il 99,999%, ritorna invariata. Ma una frazione molto piccola di questi protoni interagisce con le molecole e le fa vibrare. Story interazione fa sì che i fotoni si riflettano in un modo leggermente ma nettamente diverso rispetto al restante 99,999% dei fotoni. Poiché molecole numerous, come il glucosio, hanno strutture di legame numerous, spostano la luce secondo schemi distinti. Da questi modelli distinti, i ricercatori possono creare quello che viene chiamato spettro Raman.
In pratica, un sensore molto sensibile misura la debole luce spostata Raman e filtra la luce laser originale. Quindi, un sistema informatico confronta lo spettro della luce misurato con gli spettri di riferimento noti. Una volta che corrisponde ai modelli, può identificare la molecola. Infine, l’intensità dei picchi caratteristici riflette la quantità di glucosio presente. Pertanto, un picco piccolo significherebbe una lettura del glucosio più bassa mentre un picco più grande significherebbe una lettura del glucosio più alta. Sembra semplice, ma si è dimostrato incredibilmente difficile.
“Tra tutte le tecniche ottiche non invasive, Raman è una tecnica d’élite perché puoi tracciare una molecola specifica”, afferma Bresci. “Ma lo svantaggio è che il segnale Raman ha un’intensità molto bassa… per ogni milione di fotoni che entrano, solo uno è un fotone Raman.”
Prova di concetto
Al MIT, Jeon Woong Kang, ricercatore universitario che studia ottica biomedica, sta guidando il progetto di monitoraggio non invasivo del glucosio, di cui Bresci fa parte. Nel 2020, il crew ha dimostrato di poter misurare con precisione i segnali Raman del glucosio direttamente dalla pelle. Parte del motivo di questa svolta è che hanno scoperto di poter filtrare il “rumore” indesiderato proveniente da altri componenti del tessuto corporeo proiettando luce nel vicino infrarosso sulla pelle con un’angolazione diversa rispetto all’angolo in cui hanno raccolto il segnale Raman.
Questa è stata una svolta enormema richiedeva un dispositivo delle dimensioni di una stampante desktop. Da quel momento, il suo crew ha lavorato per rendere il sistema più piccolo. Nel dicembre del 2025, il crew del MIT ha pubblicato uno studio dimostrando di aver creato con successo un dispositivo funzionante delle dimensioni di una scatola da scarpe e di averlo testato rispetto ai tradizionali monitor del glucosio.
Idealmente, alla superb si farebbe strada in un dispositivo indossabile piccolo come un Apple Watch o persino un anello intelligente Oura. Ma questo è ancora molto lontano. Poiché i segnali Raman sono estremamente deboli, il sistema per catturarli richiede componenti ottici grandi e altamente sensibili come un potente laser, lenti, filtri e uno spettrometro. Per quanto riguarda specificamente il rilevamento del glucosio, la sfida è moltiplicata perché il segnale del glucosio nella pelle è minuscolo rispetto advert altre sostanze che la circondano. Più piccolo è il dispositivo, meno luce raccoglie, in genere, rendendo più difficile individuare il glucosio (il segnale) da tutti gli altri rumori.
Un’altra parte del problema risale a uno dei motivi per cui i contatti intelligenti di Google hanno fallito. Per creare un dispositivo che misuri la glicemia, devi essere incredibilmente preciso o non preoccuparti nemmeno di provarci.
Ora che il crew del MIT ha un prototipo funzionante, i prossimi obiettivi sono continuare a rendere il dispositivo ancora più piccolo e testarlo in studi clinici per garantire che sia valido quanto l’attuale gold commonplace: la puntura del dito. Hanno affidato questa parte dello sviluppo a una startup, Apollodi cui Kang è membro.
“Il nostro companion industriale, Apollon, ha un piano per lanciare il prodotto sul mercato nell’anno 2029 o 2030”, afferma Kang. “Quindi questa è la loro tempistica, perché dobbiamo passare attraverso l’approvazione della FDA prima di venderlo sul mercato.”
Il futuro del monitoraggio non invasivo del glucosio dipende dalla capacità dei ricercatori di ridurre l’ottica di un’intera stanza di laboratorio in un dispositivo indossabile.
