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Correio Braziliense

Inspirado em borboleta, dispositivo monitora a pressão interna do olho

Procedimento é útil para o controle do glaucoma, principal causa de perda de visão irreversível e evitável no mundo. O sensor, testado em coelhos, tem inspiração nas asas de uma borboleta


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(foto: Caltech/Divulgação)
(foto: Caltech/Divulgação)

Uma doença silenciosa está entre as maiores responsáveis pelos casos de cegueira no mundo. O glaucoma surge quando a pressão no interior do olho é muito alta, causando danos ao nervo ótico progressivamente. Ao longo do tempo, se não houver acompanhamento, a pessoa perde a visão periférica e, se a doença não for controlada, pode até ficar totalmente cega. Quem sofre com o glaucoma deve monitorar a pressão do olho periodicamente, o que é feito em um consultório oftalmológico algumas vezes ao ano. Para aumentar o controle do paciente sobre o tratamento, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia, o Caltech, criaram um implante intraocular que permite que a pressão seja checada a qualquer momento e em qualquer lugar.

O dispositivo, desenvolvido pela equipe liderada pelo cientista Hyuck Choo, tem o tamanho de um grão de gergelim e o formato de um tambor. Uma membrana se curva de acordo com a pressão intraocular, que pode ser medida a partir de um aparelho externo — no futuro, um smartphone. Esse material foi inspirado nas asas da borboleta Chorinea faunus, que são completamente transparentes e antirreflexo, graças à sua nanoestrutura, reproduzida pelos pesquisadores no dispositivo.

O implante pode ajudar a evitar a perda de visão causada pela doença, uma vez que a pressão interna do olho varia muito ao longo do tempo, com altos e baixos. Se um aumento súbito for detectado prematuramente, o paciente com glaucoma já diagnosticado pode usar a medicação adequada para evitar que haja danos ao nervo óptico.

“Acredita-se que danos significativos ao nervo óptico são causados por picos noturnos e diurnos na pressão intraocular”, afirmou Radwanul Hasan Siddique, um dos autores do estudo, publicado recentemente na revista Nature Nanotechnology. “Atualmente, as técnicas usadas para medi-la são indiretas e dependem de várias características biomecânicas do olho de um indivíduo. Acima de tudo, as medições são feitas poucas vezes no ano durante consultas clínicas.”

Uma versão anterior do dispositivo foi apresentada em 2017 na revista Advanced Healthcare Materials. Como no novo modelo, o sensor funciona ao refletir a luz emitida pelo aparelho de medição externo. A curva da membrana muda o comprimento de onda refletido de volta para o medidor, que obtém, então, um valor para a pressão do olho. Por ter cerca de um milímetro de diâmetro, o implante pode ser feito mediante procedimento simples.
 
(foto: Valdo Virgo/CB/D.A Press)
(foto: Valdo Virgo/CB/D.A Press)
 

Inspiração natural

Foram constatados, no entanto, alguns problemas com a primeira versão que a tornavam pouco prática para o uso: uma medição precisa só era obtida se o ângulo da luz em relação ao implante fosse de 90 graus, com uma margem de erro de apenas 5 graus. Qualquer desvio geraria um valor incorreto. Outra questão era a vida útil do implante, pois as células do corpo tendem a se agrupar na membrana e reduzir a sua precisão ao longo do tempo.

“O Radwanul estudou em seu Ph.D. uma espécie de borboleta transparente chamada Greta oto e descobriu que as nanoestruturas das suas asas poderiam resolver nossos problemas. Porém, essa espécie, em particular, não serviria para nossos propósitos, e nós coletamos e estudamos outras”, disse Vinayak Narasimhan, um dos pesquisadores que participaram da experiência. “Nós fomos os primeiros a caracterizar a transparência e as propriedades ópticas da borboleta Chorinea faunus.”

As asas da Chorinea possuem estruturas que lembram pilares, com apenas 100 nanômetros de diâmetro — entre 50 e 100 vezes menores do que um fio de cabelo. Elas são arranjadas de forma aleatória sobre a superfície e fazem com que essas membranas sejam completamente transparentes e antirreflexo.

“São como as lentes antirreflexo de óculos, mas essas dependem do ângulo que a luz bate para funcionarem”, disse Jarbas Caiado de Castro Neto, professor do Centro de Pesquisas em Óptica e Fotônica, do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo. “Já a borboleta é transparente, independentemente do ângulo. Em qualquer lugar que esteja um predador, mesmo se ela bater as asas, ela é transparente”, destacou.

Outra vantagem dessa formação é que as células do corpo e até bactérias não conseguem aderir a ela, o que diminui as chances de infecção e aumenta a vida útil do sensor. Por isso, os pesquisadores copiaram a nanoestrutura e substituíram a membrana do sensor antigo. Em testes com coelhos, a nova versão se mostrou mais precisa e permite leitura correta independentemente da posição em que se segura o medidor, algo essencial para o uso clínico.

“O glaucoma é principalmente causado pela perda progressiva do nervo ótico. Ele não tem um único fator, mas o que nós tratamos e acompanhamos é a pressão interna do olho”, afirmou Marcos Ferraz, oftalmologista da clínica Oftalmed e especialista na doença. “Existem vários dispositivos para fazer a medição fora das clínicas em estudo, mas, atualmente, ela é feita no consultório. Há lentes de contato, mas são muito incômodas, e o paciente precisa carregar um dispositivo externo. Há também um outro aparelho que faz a medição em casa”, enumerou o médico.

Porém, segundo Ferraz, todos esses métodos de monitoramento conferem a pressão de forma indireta, pela deformação da córnea do paciente. “Um aparelho como esse implante, que mede diretamente a pressão interna, é, com certeza, muito interessante”, opinou.

Até que o implante chegue realmente aos pacientes, há um longo caminho a percorrer. Na avaliação de Castro Neto, existe ainda um desafio técnico a ser vencido. “O problema é o equipamento de medição. O utilizado agora é um equipamento de laboratório, de pesquisa. Para fazer o que os autores querem, que é colocá-lo em um smartphone, acho que ainda demora”, estimou. “Atualmente, estamos no processo de fazer estudos de longo prazo dos nossos sensores em animais. E também de tentar deixar o processo de monitoramento ainda mais fácil. Acreditamos que, com sorte, essa tecnologia chegará aos pacientes com glaucoma dentro de 3 a 5 anos”, previu Radwanul.

Para saber mais

Doença silenciosa

Cerca de 8,4 milhões de pessoas no mundo são cegas devido ao glaucoma, segundo dados da Organização Mundial da Saúde (OMS). A doença não tem cura e os danos causados ao nervo são irreversíveis, mas podem ser controlados. “O glaucoma é principal causa de cegueira irreversível e evitável do mundo, e a segunda maior causa no geral”, disse Marcos Ferraz, oftalmologista da clínica Oftalmed e especialista na doença.

“Nós monitoramos a pressão do olho com medicamentos e cirurgia para reduzir a progressão da doença”, explicou o especialista, acrescentando. “Quem tem o glaucoma, faz um acompanhamento regular. Quem não tem, deve medir a pressão intraocular regularmente, principalmente pessoas com mais de 40 anos. Entre 3% e 4% dos adultos com essa idade têm a doença.”

Segundo o médico, entre os fatores de risco estão a idade, o histórico familiar e ascendência africana, hispânica ou asiática. O glaucoma, geralmente, não apresenta sintomas, mesmo quando já há danos ao nervo óptico. Portanto, é preciso fazer o acompanhamento com um oftalmologista regularmente. Todos os anos, para quem apresenta algum fator de risco. Para quem quer começar, é só se programar: 26 de maio é o dia nacional de combate ao glaucoma.
 
* Estagiário sob a supervisão de Ana Paula Macedo 

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