Notícia

Dispositivos robóticos minúsculos e flexíveis podem envolver fibras nervosas e ajudar a tratar uma série de condições neurológicas

BruceBlaus via Wikimedia Commons

Fonte

Universidade de Cambridge

Data

domingo, 28 abril 2024 17:30

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Biologia. Biomateriais. Biomecânica. Biomedicina. Ciência dos Materiais. Engenharia Biomédica. Neurociências. Neurologia. Robótica. Saúde Pública. Sistemas de Controle.

Pesquisadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, combinaram técnicas de eletrônica flexível e robótica suave para desenvolver novos dispositivos que poderão ser utilizados para o diagnóstico e tratamento de uma série de doenças, incluindo epilepsia e dor crônica, ou para o controle de membros protéticos.

As ferramentas atuais para interface com os nervos periféricos – os 43 pares de nervos motores e sensoriais que conectam o cérebro e a medula espinhal – estão desatualizadas, são volumosas e apresentam um alto risco de lesão nervosa. No entanto, os ‘algemas’ nervosas robóticas desenvolvidas pela equipe de Cambridge são sensíveis o suficiente para agarrar ou envolver delicadas fibras nervosas sem causar qualquer dano.

Testes em camundongos mostraram que os dispositivos requerem apenas pequenas tensões para mudar de forma controladamente, formando um laço de fechamento automático em torno dos nervos, sem a necessidade de suturas cirúrgicas ou adesivos.

Os pesquisadores disseram que a combinação de atuadores elétricos suaves com neurotecnologia pode ser uma resposta ao monitoramento e tratamento minimamente invasivos para uma série de condições neurológicas.

Os resultados foram publicados na revista científica Nature Materials.

Os implantes nervosos bioeletrônicos podem ser usados para estimular ou bloquear sinais nos nervos-alvo. Por exemplo, eles podem ajudar a aliviar a dor, bloqueando sinais de dor, ou podem ser usados para restaurar o movimento em membros paralisados, enviando sinais elétricos aos nervos. O monitoramento dos nervos também é um procedimento cirúrgico padrão quando se opera em áreas do corpo que contêm uma alta concentração de fibras nervosas, como em qualquer lugar próximo à medula espinhal.

Esses implantes permitem acesso direto às fibras nervosas, mas apresentam certos riscos. “Os implantes nervosos apresentam um alto risco de lesão nervosa”, disse o Dr.  George Malliaras, professor do Departamento de Engenharia de Cambridge, que liderou a pesquisa. “Os nervos são pequenos e altamente delicados, então sempre que você coloca algo grande, como um eletrodo, em contato com eles, isso representa um perigo para os nervos”.

“Os manguitos nervosos que envolvem os nervos são os implantes menos invasivos disponíveis atualmente, mas, apesar disso, ainda são muito volumosos, rígidos e difíceis de implantar, exigindo um manuseio significativo e potencial trauma ao nervo”, disse o Dr. Damiano Barone, coautor do estudo e pesquisador do Departamento de Neurociências Clínicas de Cambridge.

Os pesquisadores projetaram um novo tipo de manguito nervoso feito de polímeros condutores, normalmente usado em robótica leve: a aplicação de pequenas quantidades de eletricidade – apenas algumas centenas de milivolts – já faz com que os dispositivos inchem ou encolham.

Os manguitos são pequenos o suficiente para que possam ser enrolados em uma agulha e injetados perto do nervo alvo. Quando ativados eletricamente, os manguitos mudam de formato para envolver o nervo, permitindo que a atividade nervosa seja monitorada ou alterada.

“Para garantir o uso seguro desses dispositivos dentro do corpo, conseguimos reduzir a tensão elétrica necessária para acionamento para valores muito baixos”, disse a Dra. Chaoqun Dong, primeira autora do artigo. “O que é ainda mais significativo é que essas estruturas podem mudar de formato em ambas as direções e podem ser reprogramadas. Isso significa que os cirurgiões podem ajustar o quão firmemente o dispositivo se ajusta ao nervo até obterem os melhores resultados para estimular o nervo.”

Testes em camundongos mostraram que os manguitos poderiam ser colocados com sucesso sem cirurgia e formavam um laço de fechamento automático ao redor do nervo alvo. Os pesquisadores estão planejando mais testes dos dispositivos em modelos animais e esperam começar os testes em humanos nos próximos anos.

“Usando essa abordagem, podemos alcançar nervos que são difíceis de alcançar por meio de cirurgia aberta, como os nervos que controlam a dor, a visão ou a audição, mas sem a necessidade de implantar nada dentro do cérebro”, disse o Dr. Damiano Barone. “A capacidade de colocar esses dispositivos de forma que envolvam os nervos torna esse procedimento muito mais fácil para os cirurgiões e menos arriscado para os pacientes.”

“A capacidade de fazer um implante que pode mudar de forma através da ativação elétrica abre uma gama de possibilidades futuras para tratamentos altamente direcionados”, disse o professor George Malliaras. “No futuro, poderemos ter implantes que possam mover-se através do corpo, ou mesmo até ao cérebro – isso faz-nos sonhar como poderíamos usar a tecnologia para beneficiar os pacientes no futuro”.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Cambridge (em inglês).

Fonte: Sarah Collins, Universidade de Cambridge. Imagem: BruceBlaus via Wikimedia Commons.

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