Influenza della temperatura sulla diffusione transcutanea di gas nel sangue: progetto CAPNOS (CAPNOS)

Da un punto di vista clinico, la pressione arteriosa dell'anidride carbonica (CO2) - paCO2 - è un dato fisiologico particolarmente interessante perché fornisce informazioni sul corretto funzionamento del sistema cardiorespiratorio. Tuttavia, l'attuale misurazione "gold standard" di questa paCO2 richiede una puntura arteriosa, operazione che richiede personale qualificato, una rapida analisi dei campioni di sangue prelevati, e comporta rischi e disagi per il paziente. Infatti, la pressione parziale transcutanea di CO2 - tcpCO2 - è spesso utilizzata come misura indiretta della paCO2, per la sua buona correlazione con quest'ultima. Tuttavia, gli attuali monitor tcpCO2 sono ingombranti, costosi (€ 10-20k) e presentano una deriva significativa che comporta la necessità di ricalibrare l'elettrodo di misurazione ogni 4-8 ore. Inoltre, questi monitor riscaldano la pelle a temperature comprese tra 41 e 44°C che possono provocare ustioni, soprattutto se utilizzati sui neonati.

In effetti, un'alternativa agli attuali monitor tcpCO2 sembra altamente desiderabile. In particolare, di fronte all'ascesa dell'elettronica indossabile, una soluzione che si avvicini ai pulsossimetri da polso ma per la misurazione della CO2 sarebbe una risorsa innegabile che non può essere raggiunta senza una revisione della tecnologia di misurazione tcpCO2.

È in questo contesto globale che si colloca la presente ricerca; per sviluppare un sensore tcpCO2 portatile, devono essere esplorate due strade principali. Da un lato, è necessario conoscere le modalità di diffusione della CO2 attraverso i tessuti sottocutanei e la pelle verso un mezzo esterno (aria ambiente o sensore). D'altra parte, è necessario sviluppare una tecnica affidabile per misurare la CO2 per mezzo di un sensore posto contro la pelle e questo con una deriva minima.

La presente ricerca si concentra esclusivamente sulla prima di queste due tracce, ovvero sul fenomeno della diffusione della CO2 attraverso la pelle. In effetti, la letteratura su questo argomento è vecchia e incompleta. In particolare, non è nota la velocità di diffusione della CO2 attraverso la pelle in funzione della temperatura cutanea. Tuttavia, questa variazione è di cruciale interesse per il dimensionamento di un sensore tcpCO2 in termini di autonomia. Infatti, la velocità di diffusione della CO2 attraverso la pelle ha un'influenza diretta sul tempo di risposta di tale sensore.

La presente ricerca è quindi puramente esplorativa, con l'obiettivo di acquisire nuove conoscenze in fisiologia. Mira a colmare le lacune della letteratura sulle variazioni della velocità di diffusione transcutanea della CO2 in funzione della temperatura, con l'obiettivo a lungo termine di sviluppare un nuovo tipo di sensore tcpCO2 aggirando i vincoli degli attuali monitor. L'obiettivo non è sviluppare un nuovo tipo di sensore tcpCO2, ma caratterizzare la velocità di diffusione della CO2 attraverso la pelle utilizzando un sistema sviluppato appositamente per questo studio. Il sistema di misurazione utilizzato è un dispositivo sperimentale non destinato alla commercializzazione come dispositivo medico. Misura infatti una portata di CO2 e non una pressione parziale - pressione parziale che è, appunto, la grandezza di interesse clinico.