Eletrodo fino como um fio de cabelo prolonga a duração da gravação do sinal cerebral em três vezes

A rápida progressão de uma sociedade em envelhecimento levou a um aumento acentuado de pacientes com doenças neurodegenerativas, como demência e doença de Parkinson, tornando-se uma questão crítica nos cuidados de saúde e no bem-estar.

Para compreender e tratar adequadamente tais condições, é essencial monitorar continuamente os sinais elétricos trocados pelos neurônios nas profundezas do cérebro. No entanto, os eletrodos convencionais perdem funcionalidade dentro de um mês devido à inflamação e formação de tecido cicatricial após a implantação, limitando seu uso em pesquisas e terapias de longo prazo.

Hyejeong Seong da Divisão de Pesquisa de Convergência Cerebral do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia, em colaboração com o Prof. Seongjun Park da Universidade Nacional de Seul, desenvolveu uma tecnologia de revestimento que estende a vida útil dos eletrodos implantados de um mês para mais de três meses. Essa conquista estabelece uma base para o registro estável e de longo prazo de sinais cerebrais, ampliando enormemente as oportunidades para pesquisas em neurociências e aplicações clínicas.

A equipe fabricou o eletrodo usando plástico flexível em vez de silício rígido para minimizar danos aos tecidos, e aplicou um nanorrevestimento especial de apenas 100 nanômetros (nm, um bilionésimo de metro) de espessura para aumentar a durabilidade. O trabalho está publicado na revista Biomateriais.

Com uma espessura de cerca de um terço da espessura de um fio de cabelo humano, o eletrodo pode não apenas registrar a atividade neuronal em tempo real, mas também administrar medicamentos quando necessário. Criticamente, o revestimento se expande como uma esponja ao entrar em contato com o líquido cefalorraquidiano, impedindo que proteínas e células imunológicas adiram à superfície do eletrodo.

Isso suprime a inflamação e a formação de tecido cicatricial, garantindo um contato estável e de longo prazo entre o eletrodo e os neurônios.

O desempenho do eletrodo foi validado em estudos com animais. Em camundongos, os eletrodos revestidos reduziram as respostas inflamatórias em mais de 60% e melhoraram a sobrevivência neuronal em 85% em comparação aos eletrodos convencionais. Além disso, a relação sinal-ruído (SNR) melhorou consistentemente ao longo do tempo, demonstrando registros de sinais cerebrais estáveis ​​e confiáveis ​​a longo prazo.

Esses resultados destacam a utilidade prática da tecnologia tanto para pesquisas de doenças cerebrais quanto para tecnologias baseadas em sinais neurais.

A nova tecnologia fornece uma plataforma para estudos de longo prazo de doenças cerebrais degenerativas, como demência e doença de Parkinson, ao mesmo tempo que contribui para a comercialização de sistemas de interface cérebro-computador (BCI).

Além disso, espera-se que melhore a estabilidade e o desempenho de vários dispositivos médicos implantáveis, incluindo stents cardíacos e articulações artificiais, criando efeitos benéficos abrangentes em toda a indústria de dispositivos médicos.

No futuro, a equipe planeja avaliar a aplicabilidade do eletrodo no monitoramento de reabilitação, gerenciamento de saúde mental e diagnóstico de doenças cerebrais, e expandir a tecnologia de revestimento para outros dispositivos médicos implantáveis ​​para maximizar seu valor industrial.

Seong, do KIST, afirmou: “Esta pesquisa é altamente significativa, pois resolve fundamentalmente o problema da vida útil do eletrodo, permitindo a aquisição estável e de longo prazo de sinais neurais.”

O professor Park, da Universidade Nacional de Seul, comentou: “Esta nova tecnologia de eletrodos não apenas avançará na pesquisa do cérebro, mas também fornecerá uma base crucial para o desenvolvimento de novos métodos de tratamento para distúrbios neurológicos”.