Cientistas criam aparelho capaz de manejar drogas no cérebro usando smartphones

Por Felipe Ribeiro | 06 de Agosto de 2019 às 17h50
Korea Advanced Institute of Science and Technology

Uma equipe de cientistas da Coreia do Sul e dos Estados Unidos inventou um dispositivo que pode controlar os circuitos neurais usando um pequeno implante cerebral controlado por um smartphone. Os pesquisadores, que publicaram esse estudo na Nature Biomedical Engineering, acreditam que o dispositivo pode acelerar os esforços para descobrir doenças cerebrais como Parkinson, Alzheimer, dependência, depressão e dor.

O dispositivo, usando cartuchos de fármacos substituíveis - bem parecido com peças de Lego - e um poderoso Bluetooth de baixa energia, pode ter como alvo neurônios específicos de interesse, usando drogas e luz por períodos prolongados.

"O dispositivo neural sem fio possibilita uma neuromodulação química e ótica crônica e que nunca foi alcançada antes", disse Raza Qazi, pesquisador do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST, ou, Korea Advanced Institute of Science and Technology), da Universidade do Colorado, em Boulder e principal autor da pesquisa.

Qazi disse que esta tecnologia ofusca significativamente os métodos convencionais usados ​​pelos neurocientistas, que geralmente envolvem tubos de metal rígidos e fibras óticas para fornecer drogas e luz. Além de limitar o movimento do indivíduo devido às conexões físicas com equipamentos volumosos, sua estrutura, relativamente rígida, causa lesão no tecido cerebral mole ao longo do tempo, tornando-os, portanto, inadequados para implantes de longo prazo.

Embora alguns esforços tenham sido feitos para mitigar parcialmente a resposta adversa dos tecidos, incorporando sondas suaves e plataformas sem fio, as soluções anteriores foram limitadas por sua incapacidade de fornecer medicamentos por longos períodos, bem como por suas configurações de controle volumosas e complexas.

Imagem: Korea Advanced Institute of Science and Technology

Para alcançar a entrega crônica de medicamentos sem fio, os cientistas tiveram que resolver o desafio crítico de esgotamento e evaporação de drogas. Pesquisadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia e da Universidade de Washington, em Seattle, colaboraram para inventar um dispositivo neural com um cartucho substituível, que poderia permitir aos neurocientistas estudar os mesmos circuitos cerebrais por vários meses sem se preocupar com a falta de drogas.

Esses cartuchos de medicamentos 'plug-and-play' foram montados em um implante cerebral para camundongos com uma sonda suave e ultrafina (espessura de um fio de cabelo humano), que consistia em canais microfluídicos e minúsculos LEDs (menores que um grão de sal), proporcionando doses ilimitadas de drogas e entrega de luz.

Controlados com uma interface de usuário elegante e simples em um smartphone, os neurocientistas podem facilmente ativar qualquer combinação específica ou sequenciamento preciso da luz e dos medicamentos em qualquer ser vivo implantado, sem a necessidade de estar fisicamente dentro do laboratório. Usando esses dispositivos neurais sem fio, os pesquisadores poderiam, também, facilmente, configurar estudos totalmente automatizados em animais, nos quais o comportamento deles poderia afetar positivamente ou negativamente o comportamento em outros por meio do acionamento condicional da luz e/ou da liberação do remédio.

"Esse dispositivo revolucionário é fruto do projeto avançado de eletrônica e da poderosa engenharia de micro e nanoescala", disse Jae-Woong Jeong, professor de engenharia elétrica da KAIST. "Estamos interessados ​​em desenvolver ainda mais essa tecnologia para fazer um implante cerebral para aplicações clínicas", completou.

Os pesquisadores do grupo Jeong, da KAIST, desenvolvem eletrônicos leves para dispositivos portáteis e implantáveis, e os neurocientistas do laboratório Bruchas, da Universidade de Washington, estudam os circuitos cerebrais que controlam o estresse, a depressão, o vício, a dor e outros distúrbios neuropsiquiátricos.

Essa parceria colaborativa global entre engenheiros e neurocientistas, em um período de três anos consecutivos e dezenas de iterações de design, levaram à validação bem-sucedida desse poderoso implante cerebral em camundongos que se movimentam livremente. Com isso, os pesquisadores acreditam que podem realmente acelerar a descoberta do funcionamento do cérebro e de suas doenças.

Fonte: EurekAlert

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