Notícia

Novos eletrodos de hidrogel sem metal se ajustam às formas do corpo

Instituto Wyss, Universidade Harvard

Fonte

Universidade Harvard

Data

segunda-feira, 21 junho 2021 06:40

Áreas

Bioeletrônica. Engenharia Biomédica. Nanotecnologia.

Matrizes de eletrodos de metal são frequentemente usadas em procedimentos médicos que requerem monitoramento ou distribuição de impulsos elétricos no corpo, como cirurgia cerebral e mapeamento da epilepsia. No entanto, os materiais de metal e plástico que os compõem são rígidos e inflexíveis, enquanto os tecidos do corpo são macios e maleáveis. Essa incompatibilidade limita os locais nos quais os arranjos de eletrodos podem ser usados ​​com sucesso e também requer a aplicação de uma grande quantidade de corrente elétrica para “pular” a lacuna entre um eletrodo e seu alvo.

Inspirado pelas propriedades físicas únicas dos tecidos humanos vivos, uma equipe de cientistas do Instituto Wyss e da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade Harvard, nos Estados Unidos, criou matrizes de eletrodos flexíveis e sem metal que se adaptam perfeitamente às inúmeras formas do corpo, das rugas profundas do cérebro à superfície fibrosa na região do coração. Isto permite que os impulsos elétricos sejam registrados e estimulados com tensões elétricas mais baixas, permitindo seu uso em áreas do corpo de difícil acesso e minimizando o risco de danos a órgãos delicados.

“Nossos eletrodos à base de hidrogel tomam perfeitamente a forma de qualquer tecido em que são colocados e abrem a porta para a criação fácil de dispositivos médicos personalizados e menos invasivos”, disse Christina Tringides, doutoranda em Harvard e coautora do estudo.

Dispositivo médico inspirado no corpo humano

Uma das características de todos os tecidos vivos, particularmente o cérebro e a medula espinhal, é que eles são ‘viscoelásticos’ – ou seja, eles voltarão à sua forma original se a pressão for aplicada a eles e depois liberada, mas se deformarão permanentemente em uma nova forma se a pressão for aplicada continuamente.

Os pesquisadores perceberam que os hidrogéis de alginato, que foram desenvolvidos no Instituto Wyss de Harvard para uma série de funções, incluindo adesivos cirúrgicos e encapsulamento unicelular, também são viscoelásticos; então, os pesquisadores e concluíram que os hidrogéis deveriam ser capazes de se ajustar à viscoelasticidade de tecidos. Dada a sua formação em engenharia neural, Tringides decidiu tentar criar eletrodos totalmente viscoelásticos que pudessem realizar um monitoramento neuroelétrico mais seguro e eficaz. Eletrodos padrão são feitos de arranjos condutores de metal contidos em uma fina película de plástico e são até um milhão de vezes mais rígidos que o cérebro.

“A viscoelasticidade deste dispositivo marca uma nova direção em dispositivos médicos, que são normalmente projetados para serem puramente elásticos”, disse o Dr. Dave Mooney, do instituto Wyss de Harvard. “Ao adotar a abordagem oposta, podemos interagir com os tecidos do corpo de forma muito mais próxima, permitindo uma interface mais funcional sem danificar o tecido.” O Dr. Mooney também é professor de Bioengenharia na Universidade de Harvard.

O hidrogel de alginato teve o dobro da quantidade de contato com um modelo de cérebro em comparação com os outros materiais e foi até capaz de entrar em alguns dos muitos sulcos profundos do modelo.

Os resultados foram publicados na revista científica Nature Nanotechnology.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

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

Fonte:  Lindsay Brownell, Setor de Comunicação do InstitutoWyss. Imagem: O eletrodo de hidrogel pode de ajustar às muitas superfícies irregulares e fendas do corpo sem danificar tecidos delicados: na imagem, o eletrodo está aplicado a um modelo de cérebro feito de agarose gelatinosa. Fonte: Instituto Wyss, Universidade Harvard.

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