Como os novos chips cerebrais injetáveis do MIT podem tratar doenças sem cirurgia

Investigadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT) criaram dispositivos eletrónicos microscópicos e sem fios que viajam pela corrente sanguínea e se implantam em regiões específicas do cérebro. Uma vez aí, conseguem fornecer estimulação elétrica.

Uma equipa de investigadores do MIT desenvolveu bioeletrónica microscópica e sem fios capaz de viajar pelo sistema circulatório e de se implantar autonomamente numa região específica do cérebro, onde pode fornecer um tratamento direcionado.

Num estudo com ratos, explicado num comunicado oficial, os investigadores mostraram que, após a injeção, os minúsculos implantes são capazes de identificar e deslocar-se até uma região específica do cérebro sem necessidade de orientação humana.

Uma vez no destino, podem ser alimentados sem fios para fornecer estimulação elétrica na zona exata. Este tipo de estimulação, conhecido como neuromodulação, tem mostrado potencial no tratamento de tumores cerebrais e doenças, como Alzheimer e Esclerose múltipla.

Além disso, como os dispositivos eletrónicos são integrados com células biológicas vivas antes de serem injetados, não são atacados pelo sistema imunitário e conseguem atravessar a barreira hematoencefálica sem a danificar, preservando a proteção essencial que a barreira fornece ao cérebro.

Fonte: MIT News

Apelidada circulatrónica, os investigadores demonstraram o uso desta tecnologia para direcionar inflamação cerebral, um fator importante na progressão de muitas doenças neurológicas.

Desta forma, mostraram que os implantes podem fornecer neuromodulação localizada em profundidade no cérebro com elevada precisão. A par disso, os implantes biocompatíveis não danificam os neurónios circundantes.

Segundo Deblina Sarkar, professora associada AT&T no MIT Media Lab e no MIT Center for Neurobiological Engineering, responsável pelo Nano-Cybernetic Biotrek Lab e autora sénior do estudo, os implantes cerebrais tradicionais exigem procedimentos cirúrgicos arriscados e centenas de milhares de dólares em custos médicos.

Por sua vez, a tecnologia de circulatrónica pode democratizar estes tratamentos, uma vez que dispensa a necessidade de cirurgia.

MIT ligou os chips às células

Em desenvolvimento há mais de seis anos pela equipa, os dispositivos eletrónicos, com cerca de um bilionésimo do comprimento de um grão de arroz, são compostos por camadas de polímeros semicondutores orgânicos colocadas entre camadas metálicas, formando uma heteroestrutura eletrónica.

Fabricados nas instalações do MIT.nano, são depois integrados com células vivas. Para isso, os investigadores libertam os dispositivos do chip de silício onde são fabricados, ficando a flutuar numa solução. Depois, por via de uma reação química, ligam-nos às células.

No novo estudo, fundiram a eletrónica com um tipo de célula imunitária chamada monócito, que se dirige a áreas de inflamação no corpo.

Além disso, aplicaram um corante fluorescente para rastrear os dispositivos enquanto atravessavam a barreira hematoencefálica intacta e se autoimplantavam na região alvo do cérebro.

Embora, neste estudo, tenham explorado a inflamação cerebral, os investigadores pretendem utilizar diferentes tipos de células e modificá-las, por forma a atingirem regiões específicas do cérebro.

Combinando "a versatilidade da eletrónica com a capacidade de transporte biológico e de deteção bioquímica das células viva", os dispositivos de circulatrónica são extremamente pequenos e oferecem uma precisão muito superior à dos elétrodos convencionais.

Aliás, o seu tamanho reduzido permite que os dispositivos biocompatíveis coabitem com os neurónios sem causar efeitos nocivos. Aliás, em diversos testes de biocompatibilidade, os investigadores concluíram que a circulatrónica consegue integrar-se com segurança entre os neurónios, sem afetar os processos cerebrais relacionados com cognição ou movimento.

Depois de os dispositivos se autoimplantarem na região alvo, um clínico ou investigador utilizou um transmissor externo para fornecer ondas eletromagnéticas, sob a forma de luz no infravermelho próximo, para alimentar a tecnologia e permitir a estimulação elétrica dos neurónios.

Pequenos chips cheios de potencial

Atualmente, o laboratório de Deblina Sarkar trabalha no desenvolvimento desta tecnologia para tratar várias doenças, incluindo cancro cerebral, doença de Alzheimer e dor crónica.

Contudo, o tamanho reduzido e a capacidade de autoimplantação dos dispositivos de circulatrónica podem torná-los adequados para tratar cancros cerebrais como o glioblastoma, bem como outras doenças cerebrais e perturbações mentais.

Os investigadores esperam avançar para ensaios clínicos dentro de três anos, através da recém-criada startup Cahira Technologies.

Entretanto, a equipa está a explorar a integração de circuitos nanoeletrónicos adicionais nos dispositivos, por forma a permitir funcionalidades como deteção, análise de dados no próprio chip e até capacidades como a criação de neurónios eletrónicos sintéticos.