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Jul 27, 2023

O transistor pode aderir a órgãos internos como fita

Por Sarah CP Williams 16 de agosto de 2023 Colar um sensor implantável na superfície de um coração batendo geralmente requer sutura ao redor da periferia do sensor ou grandes quantidades de adesivo em camadas

Por Sarah CP Williams

16 de agosto de 2023

Colar um sensor implantável na superfície de um coração batendo geralmente requer sutura ao redor da periferia do sensor ou grandes quantidades de adesivo colocado entre o sensor e o coração. Em ambos os casos, esse sensor raramente tem contato firme e ininterrupto com o tecido cardíaco, limitando os dados que os médicos podem coletar sobre a função cardíaca do paciente.

Para resolver este desafio, pesquisadores da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago projetaram um novo semicondutor adesivo que pode aderir firmemente às superfícies úmidas e flexíveis dos tecidos vivos, incluindo o coração. O semicondutor, descrito na revista Science, permite propriedades adesivas de tecidos para biossensores baseados em transistores.

“Este é o primeiro semicondutor e transistor que tem a bioadesão como propriedade intrínseca – você não precisa de pontos, grampos ou cola invasivos de órgãos para colá-los em um tecido”, disse Sihong Wang, professor assistente da Pritzker Molecular Engineering, que liderou a pesquisa. “Isso vai abrir todos os tipos de novas possibilidades para biossensor.” Wang também tem um cargo conjunto no Laboratório Nacional de Argonne.

O laboratório de Wang na PME concentra-se no desenvolvimento de novos materiais para sustentar um conjunto completo de dispositivos que fazem interface com o corpo humano para monitoramento da saúde. Algumas de suas pesquisas anteriores levaram a chips de computador extensíveis e flexíveis que podem analisar dados de saúde, bem como telas extensíveis para integração em eletrônicos vestíveis.

Mas Wang achava que era necessário mais trabalho para revolucionar os biossensores que realizam a primeira etapa desse fluxo de trabalho: coletar informações de órgãos internos para enviar aos chips e monitores.

Os biossensores desenvolvidos anteriormente, disse ele, não eram muito bons em aderir firmemente aos órgãos vivos. Isso significava que os dados fornecidos eram inconsistentes ou irregulares.

“Um passo fundamental para obter informações de qualquer lugar dentro do corpo humano é transduzir o sinal de um tecido para um dispositivo, e quanto mais próximo o seu dispositivo puder se conformar e aderir à superfície do tecido, mais eficaz será a transdução do sinal”, explicou Nan Li, Ph.D. aluno do laboratório de Wang, que é o primeiro autor deste trabalho.

Além de se moverem constantemente e terem a capacidade de crescer ou encolher, a maioria dos órgãos humanos está constantemente úmida.

“Todo mundo sabe, por experiência própria, que se você tentar colar um pedaço de fita adesiva em uma superfície seca, ele poderá aderir fortemente”, disse Wang. “Mas tente colar a mesma fita em uma superfície molhada e ficará muito mais difícil.”

O grupo de Wang superou esses desafios desenvolvendo um novo polímero que absorve líquido na superfície de um tecido úmido e depois adere à sua superfície. Eles combinaram o polímero com o tipo de semicondutores extensíveis e flexíveis que haviam projetado no passado. O sensor resultante é uma “rede dupla” de dois materiais: um bioadesivo e um semicondutor. Os pesquisadores projetaram o novo material de forma que as propriedades de nenhum dos materiais, quando combinados, diminuíssem.

Para testar a utilidade do novo polímero adesivo, Wang e seus colegas usaram o material para criar dispositivos que pudessem coletar dados sobre a atividade elétrica dos corações.

“Os dispositivos podem ser fixados em qualquer local da superfície do coração com menos de um minuto de pressão muito suave”, disse Wang.

Os dispositivos, mostraram eles, fixaram-se a uma área do coração sem se desviarem e recolheram dados mais fiáveis ​​e de maior qualidade do que os dispositivos agrafados ou colados ao coração. Para pesquisadores que desejam mapear dados para muitas áreas de um órgão como o coração, essa adesão estável e íntima do tecido pode beneficiar muito a resolução espacial de uma gravação de longo prazo.

Mas Wang diz que os possíveis usos do novo material bioadesivo vão muito além do registro de sinais eletrofisiológicos. O mesmo material poderia ser usado para fazer sensores adesivos que coletam dados dentro do corpo sobre os níveis de moléculas imunológicas, eletrólitos ou metabólitos.