Implantes neurais sob medida

Material adequado à impressão 3D convencional produz peças maleáveis, com possibilidade de aplicação no cérebro. Em experimento, o eletrodo criado no MIT mostrou-se mais sensível aos sinais neuronais

Correio Braziliense

postado em 13/04/2020 04:12

Pesando cerca de 1,4kg, o cérebro é um dos órgãos mais frágeis e vulneráveis, devido a sua constituição macia e gelatinosa. Por outro lado, implantes para o órgão, necessários, por exemplo, para aliviar sintomas de epilepsia, doença de Par-kinson e depressão severa, são geralmente feitos de metal e outros materiais rígidos. Com o tempo, eles podem causar inflamações e acúmulo de tecido cicatricial.

Para contornar esse problema, engenheiros do Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), em Boston, estão desenvolvendo implantes neurais macios e flexíveis que podem se ajustar suavemente aos contornos do cérebro e monitorar a atividade por períodos mais longos, sem agravar o tecido circundante. Segundo os autores, esses dispositivos surgem como alternativas mais delicadas aos eletrodos existentes, baseados em metal projetados para monitorar a atividade cerebral ou para o tratamento de doenças.

Liderada por Xuanhe Zhao, professor de engenharia mecânica, civil e ambiental, a equipe de pesquisa desenvolveu uma maneira de imprimir sondas neurais em 3D e outros dispositivos eletrônicos tão flexíveis quanto a borracha. Eles são feitos de um tipo de polímero — ou plástico macio — que é condutor elétrico.

Os pesquisadores transformaram a solução de polímero condutor — normalmente líquida — em uma substância mais parecida com uma pasta de dente viscosa, adequada a uma impressora 3D convencional, para criar padrões estáveis e eletricamente condutores. A equipe imprimiu vários dispositivos eletrônicos flexíveis, incluindo um eletrodo pequeno de borracha, que foi implantado no cérebro de um camundongo. À medida que o animal se movia livremente em um ambiente controlado, a sonda neural conseguia captar a atividade de um único neurônio.

O monitoramento dessa atividade pode fornecer aos cientistas uma imagem de alta resolução da atividade cerebral e ajudar na adaptação de terapias e implantes cerebrais de longo prazo para uma variedade de distúrbios neurológicos, afirmam. “Esperamos que, demonstrando essa prova de conceito, as pessoas possam usar essa tecnologia para criar dispositivos diferentes rapidamente”, diz Hyunwoo Yuk, estudante de graduação do grupo de Zhao no MIT. “É possível mudar o design, executar o código de impressão e gerar um novo design em 30 minutos. Espero que isso otimize o desenvolvimento de interfaces neurais totalmente feitas de materiais macios.”

Fácil pulverização

Os polímeros condutores são uma classe de materiais que os cientistas têm explorado muito devido à combinação única de flexibilidade, semelhante à do plástico, e condutividade elétrica, como a do metal. Atualmente, eles são usados comercialmente como revestimentos antiestáticos, pois podem transportar quaisquer cargas eletrostáticas que se acumulam nos componentes eletrônicos e em outras superfícies.

“Essas soluções de polímero são fáceis de pulverizar em dispositivos elétricos, como telas sensíveis ao toque”, diz Yuk. “Mas a forma líquida é principalmente para revestimentos homogêneos e difícil de ser usada para qualquer padrão bidimensional e de alta resolução. Em 3D, é impossível.” O cientista afirma que, se pudesse desenvolver um polímero condutor imprimível, seria possível fabricar uma série de dispositivos eletrônicos macios e intricadamente padronizados, como circuitos flexíveis.