‘Algemas’ nervosas robóticas podem ajudar a tratar uma série de condições neurológicas

Os pesquisadores desenvolveram dispositivos minúsculos e flexíveis que podem envolver fibras nervosas individuais sem danificá-las.

Os investigadores, da Universidade de Cambridge, combinaram técnicas de eletrónica flexível e robótica suave para desenvolver os dispositivos, que poderão ser utilizados para o diagnóstico e tratamento de uma série de doenças, incluindo epilepsia e dor crónica, ou para o controlo de membros protéticos.

As ferramentas atuais para a interface com os nervos periféricos – os 43 pares de nervos motores e sensoriais que conectam o cérebro e a medula espinhal – estão desatualizadas, são volumosas e apresentam um alto risco de lesão nervosa. No entanto, os “algemas” nervosas robóticas desenvolvidas pela equipe de Cambridge são sensíveis o suficiente para agarrar ou envolver delicadas fibras nervosas sem causar qualquer dano.

Testes dos manguitos nervosos em ratos mostraram que os dispositivos requerem apenas pequenas tensões para mudar de forma de forma controlada, formando um laço de fechamento automático em torno dos nervos, sem a necessidade de suturas cirúrgicas ou colas.

Os pesquisadores dizem que a combinação de atuadores elétricos suaves com neurotecnologia pode ser uma resposta ao monitoramento e tratamento minimamente invasivos para uma série de condições neurológicas. Os resultados são relatados na revista Materiais da Natureza.

Os implantes nervosos elétricos podem ser usados ​​para estimular ou bloquear sinais nos nervos-alvo. Por exemplo, eles podem ajudar a aliviar a dor, bloqueando os sinais de dor, ou podem ser usados ​​para restaurar o movimento em membros paralisados, enviando sinais elétricos aos nervos. O monitoramento nervoso também é um procedimento cirúrgico padrão quando se opera em áreas do corpo que contêm uma alta concentração de fibras nervosas, como em qualquer lugar próximo à medula espinhal.

Esses implantes permitem acesso direto às fibras nervosas, mas apresentam certos riscos. “Os implantes nervosos apresentam um alto risco de lesão nervosa”, disse o professor George Malliaras, do Departamento de Engenharia de Cambridge, que liderou a pesquisa. “Os nervos são pequenos e altamente delicados, então sempre que você coloca algo grande, como um eletrodo, em contato com eles, isso representa um perigo para os nervos”.

“Os manguitos nervosos que envolvem os nervos são os implantes menos invasivos disponíveis atualmente, mas, apesar disso, ainda são muito volumosos, rígidos e difíceis de implantar, exigindo um manuseio significativo e potencial trauma ao nervo”, disse o coautor Dr. Departamento de Neurociências Clínicas de Cambridge.

Os pesquisadores projetaram um novo tipo de manguito nervoso feito de polímeros condutores, normalmente usado em robótica leve. Os punhos ultrafinos são projetados em duas camadas separadas. A aplicação de pequenas quantidades de eletricidade – apenas algumas centenas de milivolts – faz com que os dispositivos inchem ou encolham.

Os manguitos são pequenos o suficiente para que possam ser enrolados em uma agulha e injetados perto do nervo alvo. Quando ativados eletricamente, os manguitos mudam de formato para envolver o nervo, permitindo que a atividade nervosa seja monitorada ou alterada.

“Para garantir o uso seguro desses dispositivos dentro do corpo, conseguimos reduzir a voltagem necessária para acionamento para valores muito baixos”, disse o Dr. Chaoqun Dong, primeiro autor do artigo. “O que é ainda mais significativo é que essas braçadeiras podem mudar de formato em ambas as direções e ser reprogramadas. Isso significa que os cirurgiões podem ajustar a firmeza com que o dispositivo se ajusta ao nervo até obterem os melhores resultados para registrar e estimular o nervo.”

Testes em ratos mostraram que os manguitos poderiam ser colocados com sucesso sem cirurgia e formavam um laço de fechamento automático ao redor do nervo alvo. Os pesquisadores estão planejando mais testes dos dispositivos em modelos animais e esperam começar os testes em humanos nos próximos anos.

“Usando esta abordagem, podemos alcançar nervos que são difíceis de alcançar através de cirurgia aberta, como os nervos que controlam a dor, a visão ou a audição, mas sem a necessidade de implantar nada dentro do cérebro”, disse Barone. “A capacidade de colocar essas algemas de forma que envolvam os nervos torna esse procedimento muito mais fácil para os cirurgiões e menos arriscado para os pacientes”.

“A capacidade de fazer um implante que pode mudar de forma através da ativação elétrica abre uma gama de possibilidades futuras para tratamentos altamente direcionados”, disse Malliaras. “No futuro, poderemos ter implantes que possam se mover pelo corpo ou até mesmo pelo cérebro – isso faz você sonhar como poderíamos usar a tecnologia para beneficiar os pacientes no futuro.”