Diariamente há um salto na evolução tecnológica e os chips, componentes eletrónicos e outros sistemas, têm uma tendência natural para ficarem cada vez mais “microscópicos”. Assim, esta contínua miniaturização da eletrónica abre janelas de oportunidade para colocar no corpo humano sensores e mecanismos que nos ajudem a “monitorizar” a nossa saúde. Nesse sentido, os engenheiros da Universidade de Columbia demonstraram uma versão extrema desta tecnologia.
Os investigadores desenvolveram o menor sistema de chip único alguma vez criado. Segundo eles, esta peça microscópica poderá ser implantada com uma agulha hipodérmica para medir a temperatura no interior do corpo, e possivelmente muito mais.
Tecnologia à escala microscópica que vive dentro de nós e “vigia” a nossa saúde
Os cientistas e investigadores têm desenvolvidos dispositivos tão pequenos que podem facilmente “viver dentro de nós”, nas veias, ou até vasos sanguíneos. Desde implantes do tamanho de uma joaninha que monitorizam os níveis de oxigénio nos tecidos profundos do corpo até aos minúsculos sensores de “poeira neurológica” que vigiam os sinais nervosos em tempo real, a ciência dá passos largos quando se trata da funcionalidade com minúsculos dispositivos eletrónicos.
O implante desenvolvido pelos engenheiros da Columbia quebra novos limites como o sistema de chip único mais pequeno do mundo, que é um circuito eletrónico completamente funcional com um volume total inferior a 0,1 mm3.
Isto torna-o tão pequeno como um ácaro, e apenas visível sob um microscópio. O chip minúsculo exige alguma reflexão externa, particularmente quando se trata da forma como comunica e como é alimentado.
Chip com radiofrequência e “antena” piezoelétrica
Quando a pequena eletrónica pode apresentar módulos de radiofrequência (RF) para transmitir e receber sinais de rádio eletromagnéticos, estes comprimentos de onda são demasiado grandes para serem utilizados com um dispositivo tão pequeno. Os comprimentos de onda ultra-sónicos, por outro lado, são muito menores a uma dada frequência, pois a velocidade do som é consideravelmente menor do que a velocidade da luz a que as ondas eletromagnéticas viajam.
Assim, a equipa incorporou um transdutor piezoelétrico que atua como uma “antena” para alimentação e comunicação sem fios através de ultra-sons. Como resultado, os investigadores conseguiram combinar esta tecnologia com um sensor de temperatura de baixa potência que permitiu transformar o chip numa sonda para deteção da temperatura em tempo real.
Com esta peça eletrónica de um tamanho indecifrável a olho nu, permitiu monitorizar a temperatura corporal e também as flutuações de temperatura impulsionadas pela aplicação terapêutica do ultra-som.
Para testar as capacidades do implante, estes foram aplicados em ratos vivos para permitir a neuroestimulação por ultra-sons. Em cada rato foram implantados até sete chips através de uma injeção intramuscular com uma seringa.
Tecnologia poderá no futuro vigiar níveis de glicose e função respiratória
Segundo os cientistas, este tipo de chips poderá ser implantado no corpo humano, e permitir uma comunicação sem fios oferecendo informações sobre o que medem através de ultra-sons. Na sua forma atual, isto está limitado à temperatura corporal, mas outras possibilidades incluem a pressão arterial, os níveis de glicose e a função respiratória.
Queríamos perceber onde poderíamos ir até aos limites de um pequeno chip que funcionasse. Esta é uma nova ideia de ‘chip como sistema’ – é um chip que por si só, sem mais nada, é um sistema eletrónico completo e funcional. Isto deve ser revolucionário para o desenvolvimento de dispositivos médicos implantáveis sem fios e miniaturizados que podem sentir coisas diferentes, ser utilizados em aplicações clínicas, e eventualmente aprovados para uso humano.
Referiu o líder do estudo Ken Shepard.
Esta investigação foi publicada na revista científica Science Advances.