Notícia

Sensor vestível pode monitorar hemoglobina em tecidos profundos

Dr. Xiaoxiang Gao, Escola de Engenharia da UCSD

Fonte

UCSD | Universidade da Califórnia em San Diego

Data

quarta-feira, 21 dezembro 2022 17:10

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Bioinformática. Biologia. Diagnóstico. Engenharia Biomédica. Física Médica. Nanotecnologia. Saúde Pública.

Uma equipe de engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD), nos Estados Unidos, desenvolveu um sensor eletrônico vestível que pode monitorar biomoléculas em tecidos profundos, incluindo a hemoglobina. Isso dá aos profissionais médicos acesso sem precedentes a informações cruciais que podem ajudar a detectar condições que ameaçam a vida, como tumores malignos, disfunção de órgãos, hemorragias cerebrais ou intestinais e muitos outros problemas de saúde.

“A quantidade e a localização da hemoglobina no corpo fornecem informações críticas sobre a perfusão sanguínea ou acúmulo em locais específicos. Nosso dispositivo mostra grande potencial no monitoramento próximo de grupos de alto risco, permitindo intervenções oportunas em momentos urgentes”, disse o Dr. Sheng Xu, professor de Nanoengenharia da UCSD e coautor do estudo.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista científica Nature Communications.

A baixa perfusão sanguínea no corpo pode causar disfunções graves de órgãos e está associada a uma série de doenças, incluindo ataques cardíacos e doenças vasculares das extremidades. Ao mesmo tempo, o acúmulo anormal de sangue em áreas como cérebro, abdômen ou cistos pode indicar hemorragia cerebral ou visceral ou tumores malignos. O monitoramento contínuo pode auxiliar no diagnóstico dessas condições e ajudar a facilitar intervenções oportunas e que podem potencialmente salvar vidas.

O novo sensor supera algumas limitações significativas nos métodos existentes de monitoramento de biomoléculas. Tecnologias como a ressonância magnética (MRI) e a tomografia computadorizada geralmente fornecem apenas informações sobre o status imediato da biomolécula, o que as torna inadequadas para o monitoramento de biomoléculas em longo prazo.

“O monitoramento contínuo é fundamental para intervenções oportunas e para evitar que as condições com risco de vida piorem rapidamente”, disse Xiangjun Chen, doutorando em Nanoengenharia no grupo do professor Sheng Xu e coautor do estudo. “Dispositivos vestíveis baseados em eletroquímica para detecção de biomoléculas, não limitados à hemoglobina, são bons candidatos para aplicações de monitoramento vestíveis de longo prazo. No entanto, as tecnologias existentes alcançam apenas a capacidade de detecção da superfície da pele”.

O novo adesivo vestível, flexível e de baixo fator de forma se fixa confortavelmente à pele, permitindo o monitoramento não invasivo de longo prazo. Ele pode realizar o mapeamento tridimensional da hemoglobina com uma resolução espacial submilimétrica em tecidos profundos, até centímetros abaixo da pele, em comparação com outros dispositivos eletroquímicos vestíveis que detectam apenas as biomoléculas na superfície da pele. Também pode alcançar alto contraste com outros tecidos. Devido à sua seletividade óptica, pode expandir a gama de moléculas detectáveis, integrando diferentes diodos laser com diferentes comprimentos de onda, juntamente com suas potenciais aplicações clínicas.

O adesivo é equipado com matrizes de diodos laser e transdutores piezoelétricos em sua matriz de polímero de silicone macio. Os diodos laser emitem lasers pulsados para os tecidos. As biomoléculas no tecido absorvem a energia óptica e irradiam ondas acústicas para os meios circundantes.

“Os transdutores piezoelétricos recebem as ondas acústicas, que são processadas em um sistema elétrico para reconstruir o mapeamento espacial das biomoléculas emissoras de ondas”, disse o Dr. Xiaoxiang Gao, pesquisador de pós-doutorado no laboratório do professor Sheng Xu e também coautor do estudo.

“Com seus pulsos de laser de baixa potência, também é muito mais seguro do que as técnicas de raios X que possuem radiação ionizante”, destacou o Dr. Hongjie Hu, também pesquisador de pós-doutorado do grupo do professor Sheng Xu e coautor do estudo.

Com base em seu sucesso até agora, a equipe planeja desenvolver ainda mais o dispositivo, incluindo a redução do sistema de controle de back-end para um dispositivo de tamanho portátil para condução de diodo laser e aquisição de dados, expandindo bastante sua flexibilidade e potencial utilidade clínica.

Eles também planejam explorar o potencial do sensor vestível para monitoramento da temperatura central. “Como a amplitude do sinal fotoacústico é proporcional à temperatura, demonstramos o monitoramento da temperatura central em experimentos ex-vivo. No entanto, validar o monitoramento da temperatura central no corpo humano requer calibração interventiva”, concluiu o Dr. Sheng Xu.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Califórnia em San Diego (em inglês).

Fonte: Emerson Dameron, UCSD. Imagem: sensor fotoacústico vestível. Fonte: Dr. Xiaoxiang Gao, Escola de Engenharia da UCSD.

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