Notícia

Nova tecnologia pode permitir restauração de tecido nervoso danificado e estimulação cardíaca por meio de fonte de luz externa

Divulgação, Technion

Fonte

Technion | Instituto de Tecnologia de Israel

Data

quinta-feira, 30 junho 2022 06:55

Áreas

Bioeletrônica. Biologia. Biomedicina. Cardiologia. Ciência dos Materiais. Cirurgia. Engenharia Biomédica. Física Médica. Fotônica. Medicina.

Um novo material desenvolvido em estudo conjunto entre pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Israel (Technion) e da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos, abre caminho para a restauração de tecido nervoso danificado e para a estimulação cardíaca por meio de uma fonte de luz externa. O conceito utilizado no estudo foi que a luz projetada no corpo (infravermelho próximo) atingirá uma membrana feita do novo material, que ativará o tecido nervoso ou o coração danificado.

O estudo, publicado na revista científica Nature Materials, foi liderado pelo professor Dr. Hemi Rotenberg, da Faculdade de Engenharia Biomédica do Technion, e pelo Dr. Bozhi Tian, ​​professor da Universidade de Chicago.

Os tecidos nervosos são a plataforma biológica que transmite informações entre diferentes áreas do corpo. A maioria deles é encontrada nos dois centros de controle do sistema nervoso central: o cérebro e a medula espinhal. O sistema nervoso periférico deriva do sistema nervoso central, controlando muitas atividades físicas, incluindo a ativação muscular, bem como a transmissão de informações sensoriais.

Danos ao sistema nervoso periférico podem levar a limitações, como paralisia, dormência e dor crônica. Embora os nervos periféricos possam sofrer regeneração, isso acontece de maneira lenta e com resultados limitados. No entanto, algumas intervenções médicas podem melhorar a reabilitação.

Uma das soluções para o tratamento de nervos danificados é a estimulação elétrica, cuja eficácia tem sido demonstrada em muitos estudos. O problema é que esse método geralmente envolve a realização de um procedimento invasivo que pode danificar os tecidos do corpo. Mas, agora, os resultados da pesquisa podem facilitar esse processo.

Os pesquisadores criaram um novo dispositivo semicondutor em uma configuração de membrana flexível e ultrafina que interage bem com tecidos biológicos. A ideia ilustrada no artigo é usar essa membrana para envolver o tecido nervoso danificado, ou no caso de estimulação cardíaca – envolver o próprio coração. Esta etapa seria realizada como parte da cirurgia necessária no caso de tais vulnerabilidades.

“Nosso desenvolvimento é um material fotovoltaico, ou seja, um material que converte energia luminosa em energia elétrica que afeta o tecido nervoso. No artigo, demonstramos a eficácia da nova substância em dois contextos diferentes – a estimulação cardíaca e a ativação do sistema nervoso periférico. No contexto de tratamentos cardíacos, por exemplo, o uso de tal dispositivo pode permitir a estimulação cardíaca temporária para reabilitação pós-operatória e evitar o uso de um eletrodo temporário a ser inserido no coração. Como a membrana que desenvolvemos é feita de um material à base de silício, bioabsorvível e sem qualquer efeito tóxico, não há necessidade de ação cirúrgica adicional para removê-la do corpo”, explicou o professor Rotenberg.

A singularidade do material desenvolvido pelos pesquisadores é a formação de uma junção de diodo semicondutor a partir de um único tipo de silício. Isso é altamente incomum, pois geralmente os diodos são feitos pela interface de dois tipos de silício. Os semicondutores são baseados em lacunas energéticas que determinam seu nível de condutividade; eles são geralmente feitos de materiais do tipo n, que contribuem com um elétron para o material, e materiais do tipo p, que retiram um elétron do material; a conexão entre os dois materiais cria uma interface eficiente chamada junção p-n, que é o bloco de construção de dispositivos eletrônicos e células solares.

A conexão entre os dois materiais diferentes é um desafio tecnológico muito complexo, daí a importância da descoberta apresentada no novo artigo: um diodo feito apenas de silício tipo p, e a junção é feita de silício comum e silício poroso.

Segundo o professor Rotenberg, o novo material foi criado de forma não planejada: “Acidentalmente, usei uma pinça de metal no laboratório, que forneceu íons de ferro à solução – algo que eu não planejava que acontecesse. Os íons de ferro acabaram catalisando a criação de nanoporos na superfície do silício”.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Israel (em inglês).

Fonte: Faculdade de Engenharia Biomédica do Technion. Imagem: Membrana de silício antes de envolver o coração ou tecido nervoso. As cores são devidas à porosidade da superfície: poros que refletem e absorvem os diferentes comprimentos de onda da luz de forma não homogênea fazem com que as diferentes cores apareçam. Fonte: Divulgação, Technion.

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