Imagine um futuro onde seu médico possa injetar um gel em seu tecido e o gel forme um eletrodo macio condutor de corrente. Isso pode então ser usado para tratar doenças do sistema nervoso. Depois de um tempo, o eletrodo se dissolveu e desapareceu. Pesquisadores suecos já desenvolveram o gel e com o tempo querem ser capazes de conectar a eletrônica a tecidos biológicos – como o cérebro.
A condutividade do gel injetável é testada em um circuito microfabricado. Crédito da imagem: Thor Balkhed/Universidade de Linköping
A medicina electrónica é um campo de investigação que não se enquadra perfeitamente num campo existente.
“Neste momento você está conversando com um físico, um químico e comigo, que tem formação em biomedicina. Trabalhamos em conjunto com cientistas de materiais e engenheiros elétricos para integrar o conhecimento de nossas diferentes áreas. Para que isto funcione, é necessário compreender o cérebro e compreender a química e a física”, diz Hanne Biesmans, estudante de doutoramento no Laboratório de Eletrónica Orgânica, LOE, na Universidade de Linköping.
A pesquisa a que ela se refere é sobre a chamada eletrônica orgânica que pode ser conectada a tecidos vivos. O objetivo a longo prazo é ser capaz de tratar várias doenças do sistema nervoso e do cérebro. Seu colega Tobias Abrahamsson é químico.
“O caráter interdisciplinar da nossa pesquisa, onde combinamos diferentes aspectos e áreas do conhecimento, é muito estimulante. Pode-se dizer também que tenho uma motivação mais pessoal, pois na minha família existem doenças que afetam o sistema nervoso”, afirma.
Traduz entre biologia e eletrônica
Mas o que é eletrônica orgânica? E como poderia ser utilizado para tratar doenças – como a epilepsia, a depressão ou o Alzheimer e o Parkinson – hoje difíceis de tratar?
“No corpo, a comunicação ocorre através de muitas moléculas pequenas, como neurotransmissores e íons. A sinalização neural é, por exemplo, também uma onda de íons que dá origem a um impulso elétrico. Então, queremos algo que possa pegar toda essa informação e atuar como um tradutor entre íons e elétrons”, diz Xenofon Strakosas, professor assistente com formação em física.
Em 2023, eles conseguiram, juntamente com outros pesquisadores da Universidade de Linköping, da Universidade de Lund e da Universidade de Gotemburgo, cultivar eletrodos de gel em tecidos vivos.
“Em vez de usar metais e outros materiais inorgânicos para conduzir corrente, a eletrônica pode ser criada usando diferentes materiais baseados em átomos de carbono e hidrogênio – em outras palavras, materiais orgânicos – que são condutores. Estes são mais compatíveis com os tecidos biológicos e, portanto, mais adequados para integração, por exemplo, com o corpo”, diz Tobias Abrahamsson.
Os materiais eletrônicos orgânicos são muito úteis para a condução de sinais biológicos, pois podem conduzir íons e também elétrons. Além disso, eles são macios, diferentemente dos metais.
A estimulação elétrica cerebral já é usada para tratar algumas doenças. Eletrodos são implantados no cérebro, por exemplo, para tratar a doença de Parkinson.
“Mas os implantes usados clinicamente hoje são bastante rudimentares; eles são baseados em materiais duros ou rígidos, como metais. E nosso corpo é macio. Portanto, há atrito, que pode levar à inflamação e à formação de tecido cicatricial. Nossos materiais são mais macios e compatíveis com o corpo”, afirma Hanne Biesmans.
Eletrodos dentro de plantas
Há cerca de dez anos, os seus colegas da LOE mostraram que podiam fazer as plantas sugarem uma substância solúvel em água, que dentro do caule da planta formava uma estrutura que conduz eletricidade. Uma espécie de eletrodo, ou seja, dentro de uma planta.
A substância em questão é o chamado polímero – uma substância que consiste em muitas pequenas unidades semelhantes que juntas podem formar longas cadeias através de um processo chamado polimerização. Dessa vez, foram usadas rosas e os pesquisadores conseguiram mostrar que haviam criado eletrodos orgânicos. Isso abriu a porta para um novo campo de pesquisa.
“Mas faltava um pedaço. Não sabíamos como formar os polímeros dentro dos mamíferos e no cérebro, por exemplo. Mas depois percebemos que poderíamos ter enzimas no gel e utilizar substâncias do próprio corpo para iniciar a polimerização”, diz Xenofon Strakosas.
A ideia levou os pesquisadores a serem capazes de injetar a solução semelhante a um gel levemente viscoso no tecido. Ao entrar em contato com substâncias do próprio corpo, como a glicose, as propriedades do gel mudam. E os pesquisadores suecos foram os primeiros no mundo a ter sucesso com o método utilizado para ativar a formação de eletrodos no tecido.
“O gel se autopolimeriza no tecido e se torna eletricamente condutor. Deixamos a biologia fazer isso por nós”, diz Xenofon Strakosas.
Além disso, permanece no local onde foi injetado. Isto é importante porque os pesquisadores querem ser capazes de controlar onde o gel está localizado no tecido. A equipe de pesquisa mostrou que dessa forma é possível cultivar eletrodos no cérebro do peixe-zebra e ao redor do sistema nervoso das sanguessugas. Eles agora estão investigando se também funciona em ratos.
Mas ainda há um longo caminho a percorrer antes que o tratamento de doenças com o gel se torne realidade. Primeiro, a equipe de pesquisa irá explorar a estabilidade do gel dentro do tecido. Ele quebra depois de um tempo e o que acontece então? Outra questão importante é como o gel condutor pode ser conectado a componentes eletrônicos fora do corpo.
“Não é a coisa mais fácil de fazer, mas espero que com o tempo o método possa ser usado para monitorar o que acontece dentro do corpo, até o nível celular. Então talvez possamos entender mais sobre o que desencadeia ou leva a diferentes doenças no sistema nervoso”, diz Tobias Abrahamsson.
“Ainda há muito a resolver, mas estamos a fazer progressos”, afirma Xenofon Strakosas. Seria incrível se pudéssemos eventualmente usar os eletrodos para ler sinais dentro do corpo e usá-los para pesquisas ou na área da saúde.”
Escrito por Karin Söderlund Leifler
Fonte: Universidade de Linköping
