Sensores no cérebro

Sensores no cérebro

Sensor pode ser comprimido até passar pelo buraco de uma agulha, o que permite a inserção no corpo por meio de uma seringa. O dispositivo tem várias aplicações médicas, incluindo o monitoramento de órgãos, como o cérebro

» ROBERTA MACHADO
postado em 10/06/2015 00:00

Graças a uma tecnologia desenvolvida por americanos e chineses, inserir um dispositivo eletrônico no corpo de um paciente pode ser tão simples quanto aplicar uma injeção. O método, descrito na revista Nature Nanotechnology desta semana, consiste no uso de eletrônicos flexíveis fabricados no formato de uma rede. O material pode ser enrolado até adquirir uma dimensão 30 vezes menor que a original, estreita o suficiente para passar por uma agulha de 0,1mm. Testes realizados em ratos provaram que a técnica não causa danos a organismos vivos e pode manter a eficiência dos dispositivos a longo prazo.

Bioeletrônicos flexíveis tradicionais podem ser dobrados ou torcidos, mas, até então, era impossível inseri-los no corpo de uma pessoa por uma abertura menor que seu tamanho original. A nova malha eletrônica resolve esse problema com uma flexibilidade 1 milhão de vezes maior, que permite que ela seja manipulada e funcione mesmo quando deformada ao extremo.

;É difícil e perigoso proteger eletrônicos complexos e frágeis quando eles são implantados por uma abertura pequena. Todos os procedimentos tradicionais envolvem uma cirurgia que faz uma abertura igual ao tamanho da estrutura. Mas isso anula muitas das vantagens dos eletrônicos flexíveis. Por isso, o uso da seringa pode ser tão poderoso;, compara Charles Lieber, principal autor do estudo. O trabalho foi feito em conjunto com pesquisadores do Centro Nacional de Neurociência e Tecnologia de Pequim, na China.

O dispositivo flexível é feito de um polímero biocompatível chamado SU-8, que protege conexões e nanofios de ouro, silício e outros elementos. Mesmo deformado, o dispositivo mantém uma eficiência de até 90%. ;Sondas tradicionais de silício e de polímero podem ter uma eficiência de 100%, mas, uma vez que são injetados, muitos desses dispositivos falham ou param de funcionar devido ao dano causado no tecido;, ressalta Lieber.

Depois de introduzido no corpo, o implante se abre gradativamente, recuperando a forma original ao mesmo tempo em que se conforma com o formato do tecido. O processo acontece em vários estágios e leva cerca de uma hora. Como a força dos componentes da rede eletrônica é bastante baixa, a estrutura não causa danos ao tecido. ;Se injetado em água ou em uma cavidade dentro do cérebro, a malha eletrônica pode descomprimir completamente para o formato pré-programado. Mas, para tecidos densos, ela pode se descomprimir somente um pouco, dependendo das forças relativas;, explica o especialista.

O formato de rede também permite uma integração total com estruturas tridimensionais, que acabam penetrando nos poros do dispositivo de forma natural. Os espaços abertos correspondem a 90% da área total do eletrônico, deixando assim várias aberturas por onde as células podem se encaixar naturalmente. Dessa forma, não só o implante se adapta às dimensões do organismo, como também as próprias células acabam se arranjando de forma a interagir com o dispositivo por meio dessas aberturas.

Resolução
Os eletrônicos injetáveis podem ser usados para monitorar qualquer tipo de sinal detectado pelos dispositivos atuais, mas com uma resolução muito maior. Diferentemente dos sensores colados à pele ou à estrutura externa de órgãos, os novos implantes podem ser inseridos diretamente nos tecidos vivos de forma muito pouco invasiva.

O dispositivo pode ser usado, por exemplo, para acompanhar atividades cerebrais fornecendo dados tridimensionais. Esse cenário foi testado em ratos, que tiveram os implantes colocados em duas regiões distintas do cérebro. Os sinais foram transmitidos para um dispositivo localizado do lado de fora da estrutura, que os enviou para um equipamento encarregado de processar as informações.

O pequeno aparelho não causou qualquer resposta imune dos bichos mesmo cinco semanas depois do procedimento. O implante tampouco provocou danos ao tecido meses depois de injetado no cérebro das cobaias. Outra vantagem da rede eletrônica é ser neurofílica, isto é, capaz de estimular a regeneração e a migração das células neurais para dentro das aberturas da malha, transformando-se em um tipo de esqueleto artificial para o tecido vivo.

Possibilidades
Além de monitorar os sinais eletrônicos do cérebro, os pesquisadores acreditam que os eletrônicos injetáveis possam ser usados para tratar problemas neurológicos como derrames ou doenças neurodegenerativas por meio da estimulação elétrica. O implante ainda poderia ser inserido com outros componentes em um tipo de terapia integrada, com medicamentos e até mesmo células-tronco.

A propriedade estrutural da malha eletrônica poderia servir, por exemplo, como suporte para o desenvolvimento do tecido injetado de acordo com o formato do material flexível. ;Ela funciona como uma armação inteligente. A estrutura porosa é útil para cultivar células, e sensores embutidos e distribuídos poderiam monitorar as células sendo cultivadas;, descreve Dae-Hyeong Kim, pesquisador do Centro de Pesquisa de Nanopartículas da Universidade de Seul, na Coreia do Sul.

O design do implante permite que ele se mantenha no organismo por anos ou seja fabricado com um material biodegradável, programado para desaparecer do corpo do paciente quando não for mais necessário. Pesquisadores e especialistas ressaltam que o método pode revolucionar as terapias baseadas em implantes elétricos em breve. ;Mais desenvolvimentos tecnológicos são necessários, mas não por muito tempo;, atesta Kim.

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