Notícia

Dispositivo ‘biohíbrido’ pode restaurar a função de membros paralisados

Dr. Damiano Barone, Universidade de Cambridge

Fonte

Universidade de Cambridge

Data

sábado, 25 março 2023 17:50

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Biologia. Biomecânica. Células-tronco. Engenharia Biológica. Engenharia Biomédica. Fisiatria. Fisioterapia. Neurociências. Ortopedia. Reabilitação. Robótica. Sistemas de Controle.

Em um estudo feito em ratos, pesquisadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, usaram um novo dispositivo para melhorar a conexão entre o cérebro e os membros paralisados. O dispositivo combina eletrônicos flexíveis e células-tronco humanas para melhor integração com o nervo e a função dos membros.

Tentativas anteriores de usar implantes neurais para restaurar a função de membros falharam, pois o tecido cicatricial tende a se formar ao redor dos eletrodos ao longo do tempo, impedindo a conexão entre o dispositivo e o nervo. Ao colocar uma camada de células musculares reprogramadas a partir de células-tronco entre os eletrodos e o tecido vivo, os pesquisadores descobriram que o dispositivo se integrava ao corpo do hospedeiro e evitava a formação de tecido cicatricial. As células sobreviveram no eletrodo durante o experimento de 28 dias, a primeira vez que isso foi monitorado por um período tão longo.

Os pesquisadores disseram que, ao combinar duas terapias avançadas para regeneração nervosa – terapia celular e bioeletrônica – em um único dispositivo, eles podem superar as deficiências de ambas as abordagens, melhorando a funcionalidade e a sensibilidade.

Embora extensas pesquisas e testes ainda sejam necessários antes que o dispositivo possa ser usado em humanos, a tecnologia é um desenvolvimento promissor para amputados ou para aqueles que perderam a função de um ou mais membros. Os resultados foram relatados na revista Science Advances.

Desafios 

Um grande desafio ao tentar reverter lesões que resultam na perda de um membro ou na perda da função de um membro é a incapacidade dos neurônios de regenerar e reconstruir circuitos neurais interrompidos.

“Se alguém tem um braço ou uma perna amputada, por exemplo, todos os sinais no sistema nervoso ainda estão lá, mesmo que o membro físico tenha desaparecido”, disse o Dr. Damiano Barone, pesquisador do Departamento de Neurociências Clínicas de Cambridge, que coliderou a pesquisa. “O desafio de integrar membros artificiais ou restaurar a função de braços ou pernas é extrair a informação do nervo e levá-la ao membro para que a função seja restaurada.”

Uma maneira de resolver esse problema é implantar um nervo nos grandes músculos do ombro e conectar eletrodos a ele. O problema com essa abordagem são as formas de tecido cicatricial ao redor do eletrodo, além de só ser possível extrair informações no nível da superfície do eletrodo.

Para obter uma melhor resolução, qualquer implante para restaurar a função de membros  precisaria extrair muito mais informações dos eletrodos. E para melhorar a sensibilidade, os pesquisadores queriam projetar algo que pudesse funcionar na escala de uma única fibra nervosa ou axônio.

“Um axônio em si tem uma pequena tensão elétrica”, disse o professor Damiano Barone. “Mas uma vez que ele se conecta com uma célula muscular, que tem uma voltagem muito maior, o sinal da célula muscular é mais fácil de extrair. É aí que você pode aumentar a sensibilidade do implante.”

Os pesquisadores projetaram um dispositivo eletrônico flexível biocompatível que é fino o suficiente para ser conectado à extremidade de um nervo. Uma camada de células-tronco, reprogramadas em células musculares, foi então colocada no eletrodo. Esta é a primeira vez que esse tipo de célula-tronco, chamada de célula-tronco pluripotente induzida, é usada em um organismo vivo dessa maneira.

“Essas células nos dão um enorme grau de controle”, disse o Dr. Damiano Barone. “Podemos dizer a elas como se comportar e checá-las durante o experimento. Ao colocar as células entre os componentes eletrônicos e o corpo vivo, o corpo não vê os eletrodos, apenas vê as células, então o tecido cicatricial não é gerado.”

O dispositivo biohíbrido de Cambridge foi implantado no antebraço paralisado de ratos. As células-tronco, que foram transformadas em células musculares antes do implante, integraram-se aos nervos do antebraço do rato. Enquanto os ratos não tiveram o movimento restaurado em seus antebraços, o dispositivo foi capaz de captar os sinais do cérebro que controlam o movimento. Se estivesse conectado ao resto do nervo ou a um membro protético, o dispositivo poderia ajudar a restaurar o movimento do membro.

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: Dr. Damiano Barone, Universidade de Cambridge.

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