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Implantes infláveis para a coluna vertebral podem ajudar a tratar dores intensas

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Fonte

Universidade de Cambridge

Data

sábado, 26 junho 2021 06:15

Áreas

Bioeletrônica. Engenharia Biomédica. Medicina. Ortopedia.

Uma equipe de engenheiros e médicos desenvolveu um dispositivo inflável ultrafino que pode ser usado para tratar as formas mais severas de dor sem a necessidade de cirurgia. O dispositivo, desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, usa uma combinação de técnicas de fabricação robótica, eletrônica ultrafina e microfluídica.

O dispositivo é tão fino – aproximadamente da largura de um cabelo humano – que pode ser enrolado em um minúsculo cilindro, inserido em uma agulha e implantado no espaço epidural da coluna vertebral, a mesma área onde as injeções são administradas para controlar a dor durante o parto. Uma vez posicionado corretamente, o dispositivo é inflado com água ou ar para que se desenrole como um pequeno colchão de ar, cobrindo uma grande seção da medula espinhal. Quando conectados a um gerador de pulso, os eletrodos ultrafinos começam a enviar pequenas correntes elétricas para a medula espinhal, que interrompem os sinais de dor.

Os primeiros testes do dispositivo sugerem que ele pode ser um tratamento eficaz para muitas formas de dor severa – incluindo dores nas pernas e nas costas – que não desaparecem com analgésicos. A solução também pode ser adaptada em um potencial tratamento para paralisia ou doença de Parkinson. No entanto, testes extensivos e ensaios clínicos serão necessários antes que o dispositivo possa ser usado em pacientes.

O dispositivo desenvolvido por Cambridge pode ser uma solução eficaz e de longo prazo para a dor intratável, que afeta milhões em todo o mundo. Os resultados foram publicados na revista Science Advances.

Dores intratéveis

A dor é algo que todos experimentam e, para a grande maioria das pessoas, é temporária e tratável. No entanto, para alguns, a dor se torna debilitante. No Reino Unido, a dor nas costas é a principal causa de deficiência, custando à economia cerca de £ 12 bilhões (cerca de R$ 82 bilhões) por ano. Nos Estados Unidos, os Centros de Controle e Prevenção de Doenças estimam que um em cada 12 americanos sofre de dores nas costas intratáveis, que não respondem aos tratamentos convencionais, como anti-inflamatórios não esteroidais (AINEs) ou opioides.

A estimulação medular (SCS) é uma opção para quem sofre de dores lombares intratáveis ​​ou outros tipos de dores neuropáticas, mas apesar de sua eficácia, seu uso é limitado, com apenas 50.000 procedimentos realizados em todo o mundo a cada ano.

“A estimulação da medula espinhal é um tratamento de último recurso, para aqueles cuja dor se tornou tão forte que os impede de realizar as atividades cotidianas”, disse o Dr. Damiano Barone, do Departamento de Neurociências Clínicas da Universidade de Cambridge e coautor do artigo. “No entanto, os dois tipos principais de dispositivos SCS têm falhas, o que pode ser um dos motivos pelos quais seu uso é limitado, embora milhões de pessoas lutem contra a dor crônica todos os dias”, continuou o pesquisador.

O dispositivo SCS mais eficaz em uso clínico é um dispositivo que cobre uma ampla área da medula espinhal, mas é volumoso e requer cirurgia invasiva sob anestesia geral. O outro tipo de dispositivo pode ser implantado com uma agulha e requer apenas anestésico local, mas cobre uma área menor e é menos eficaz clinicamente do que o primeiro dispositivo.

“Nosso objetivo era fazer algo que fosse o melhor dos dois mundos – um dispositivo que seja clinicamente eficaz, mas que não exija uma cirurgia complexa e arriscada”, disse o Dr. Christopher Proctor, do Departamento de Engenharia de Cambridge, o também coautor do artigo. “Isso poderia ajudar a levar esta opção de tratamento de mudança de vida para muito mais pessoas”.

“Para conseguir algo que pudesse ser implantado com uma agulha, precisávamos tornar o dispositivo o mais fino possível”, disse o coautor Dr. Ben Woodington, também do Departamento de Engenharia de Cambridge.

Os pesquisadores usaram uma combinação de técnicas de fabricação para construir o novo dispositivo: eletrônicos flexíveis usados ​​na indústria de semicondutores; canais microfluídicos minúsculos usados ​​na entrega de drogas; e materiais que mudam de forma usados ​​em robótica leve. O dispositivo finalizado tem apenas 60 mícrons de espessura – fino o suficiente para ser enrolado e colocado em uma agulha para ser implantado. No entanto, após a implantação, o dispositivo se expande para cobrir uma ampla área da medula espinhal, graças aos canais microfluídicos.

“Os eletrônicos de filme fino não são novos, mas a incorporação de câmaras de fluido é o que torna nosso dispositivo único – isso permite que ele seja inflado no formato de uma pá assim que estiver dentro do paciente”, explicou o Dr. Christopher Proctor.

“Nossas versões anteriores eram na verdade tão finas que eram invisíveis aos raios-x, que o cirurgião precisaria usar para confirmar que estavam no lugar certo antes de inflar o dispositivo. Então, adicionamos algumas partículas de bismuto para torná-lo visível sem aumentar muito a espessura. Projetar um dispositivo é uma coisa, mas colocá-lo em uso cirúrgico é outra completamente diferente”, destacou o Dr. Ben Woodington.

Os pesquisadores validaram seu dispositivo in vitro e em um modelo de cadáver humano. Eles estão atualmente trabalhando com um parceiro de fabricação para desenvolver ainda mais e ampliar seu dispositivo e esperam começar os testes em pacientes dentro de dois a três anos.

“A forma como fabricamos o dispositivo significa que também podemos incorporar componentes adicionais – podemos adicionar mais eletrodos ou torná-lo maior para cobrir áreas maiores da coluna com maior precisão. Essa adaptabilidade pode tornar nosso dispositivo um potencial tratamento para paralisia após lesão da medula espinhal, acidente vascular cerebral ou distúrbios do movimento, como a doença de Parkinson. Um dispositivo eficaz que não requer cirurgia invasiva pode trazer alívio para muitas pessoas”,  disse o Dr. Damiano Barone.

“Esta tecnologia tem o potencial de transformar o tratamento clínico, melhorar significativamente o controle da dor para muitas pessoas e alcançar pacientes que não podem ser tratados com os dispositivos existentes”, concluiu a Dra. Rachel Atfield, gerente de comercialização da Cambridge Enterprise, empresa de comercialização da Universidade de Cambridge, que patenteou o dispositivo.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

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

Fonte: Sarah Collins, Universidade de Cambridge. Imagem: Shutterstock.

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