Pesquisadores desenvolvem dispositivo sem fio que cresce à superfície do osso

Uma equipe de pesquisadores da Universidade do Arizona desenvolveu um dispositivo sem fio ultrafino que cresce à superfície do osso e poderia um dia ajudar os médicos a monitorar a saúde óssea e a cicatrização por longos períodos. Os dispositivos, chamados de “eletrônicos osseosuos”, são descritos em um artigo publicado dia 18 de novembro na Nature Communications.

“Como cirurgião, estou muito entusiasmado com o uso de medidas coletadas com eletrônica osseosulfa para um dia fornecer aos meus pacientes cuidados ortopédicos individualizados – com o objetivo de acelerar a reabilitação e maximizar a função após lesões traumáticas”, disse o coautor sênior do estudo, Dr. David Margolis, professor assistente de cirurgia ortopédica na Faculdade de Medicina da UArizona – Tucson e cirurgião ortopédico da Banner – University Medical Center Tucson.

Fraturas de fragilidade associadas a condições como osteoporose são responsáveis por mais dias no hospital do que ataques cardíacos, câncer de mama ou câncer de próstata. Embora ainda não tenham sido testados ou aprovados para uso em humanos, os dispositivos ósseos sem fio poderiam um dia ser usados não apenas para monitorar a saúde, mas para melhorá-la, disse o coautor sênior do estudo Philipp Gutruf, professor assistente de engenharia biomédica e professor da Faculdade de Engenharia Craig M. Berge.

“Ser capaz de monitorar a saúde do sistema musculoesquelético é super importante”, disse Gutruf, que também é membro do Instituto BIO5 da universidade. “Com esta interface, você basicamente tem um computador no osso. Essa plataforma tecnológica nos permite criar ferramentas investigativas para que os cientistas descubram como funciona o sistema musculoesquelético e usem as informações coletadas para beneficiar a recuperação e a terapia.”

Como os músculos estão tão próximos dos ossos e se movem com tanta frequência, é importante que o dispositivo seja fino o suficiente para evitar irritar o tecido circundante ou ficar desalojado, explicou Gutruf.

“A estrutura fina do dispositivo, aproximadamente tão grossa quanto uma folha de papel, significa que ele pode se conformar com a curvatura do osso, formando uma interface apertada”, disse Alex Burton, doutorando em engenharia biomédica e co-primeiro autor do estudo. “Eles também não precisam de uma bateria. Isso é possível usando um método de casting de energia e comunicação chamado comunicação de campo próximo, ou NFC, que também é usado em smartphones para pagamento sem contato.”

Adesivo de cerâmica cresce até osso

As camadas externas dos ossos se derramam e renovam como as camadas externas da pele. Então, se um adesivo tradicional fosse usado para prender algo ao osso, ele cairia depois de apenas alguns meses. Para enfrentar esse desafio, o coautor do estudo e membro do Instituto BIO5 John Szivek – professor de cirurgia ortopédica e engenharia biomédica – desenvolveu um adesivo que contém partículas de cálcio com uma estrutura atômica semelhante às células ósseas, que é usada para proteger a eletrônica osseosulfa do osso.

“O osso basicamente acha que o dispositivo faz parte dele, e cresce para o próprio sensor”, disse Gutruf. “Isso permite formar uma ligação permanente ao osso e tomar medidas por longos períodos de tempo.”

Por exemplo, um médico pode anexar o dispositivo a um osso quebrado ou fraturado para monitorar o processo de cicatrização. Isso pode ser particularmente útil em pacientes com condições como a osteoporose, uma vez que frequentemente sofrem refrataturas. Saber quão rápido e quão bem o osso está cicatrizando também pode informar decisões de tratamento clínico, como quando remover hardware temporário como placas, hastes ou parafusos.

Alguns pacientes são medicamentos prescritos para acelerar a cicatrização óssea ou melhorar a densidade óssea, mas essas prescrições podem ter efeitos colaterais. Um monitoramento ósseo próximo permitiria que os médicos tossem decisões mais informadas sobre os níveis de dosagem de medicamentos.

Fonte: Texto traduzido da matéria original da Faculdade de Arizona / Nature Comunication