Chip injetável usa ultrassom para monitorar o corpo por dentro

Engenheiros da Universidade de Columbia, em Nova York (EUA), desenvolveram um chip médico tão pequeno que pode ser injetado em pacientes usando uma agulha hipodérmica de calibre 18 – 1,20 x 40 milímetros.

Mas calma: o dispositivo é alimentado por ultrassom e não foi feito para espioná-lo. Pelo menos é o que garante Ken Shepherd, professor de Engenharia Elétrica e Biomédica, que criou o chip com o objetivo de monitorar a saúde do portador.

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Tamanho do chip

Nas últimas décadas, os dispositivos eletrônicos se tornaram cada vez menores. Mais e mais transistores foram adicionados aos seus circuitos integrados – e foi assim que passamos em pouco tempo de chips com mil transistores para chips com dezenas de bilhões. Essa densidade pode ser usada para fazer chips muito, muito pequenos.

No caso do chip desenvolvido em Columbia, é o menor sistema autônomo de chip único conhecido pela equipe. Ele suporta alimentação e comunicação bidirecional e possui cerca de 300 x 300 mícrons [um mícron = 0,001 mm]. "O que estamos fazendo é um exemplo de dispositivo onde o chip é todo o sistema. Não há nada mais; sem matriz de sensores externos, sem antena externa, sem bateria externa, não há nada externo", explicou Sheperd em entrevista ao site Science Focus.

Como é feita a comunicação com o chip?

Ondas de rádio não dariam certo, porque o comprimento de onda é muito grande para o tamanho do dispositivo. "Mesmo em dezenas de gigahertz, você está falando sobre comprimentos de onda na faixa de vários milímetros. Este dispositivo tem muito menos do que um milímetro de tamanho, por isso usamos ultrassom", explicou o professor. "Este dispositivo é alimentado e comunicado com acústica, não eletromagnética, o que é útil porque as ondas sonoras viajam muito bem pelo corpo", disse.

Como funciona o chip

"Estamos tentando usar esses dispositivos para aumentar a ultrassonografia, para fornecer informações adicionais que não estão intrinsecamente disponíveis", explicou o engenheiro. O ultrassom envia uma onda sonora para o corpo e quando há incompatibilidade acústica – a resistência que um feixe de ultrassom encontra ao passar pelo tecido – devido a diferentes materiais ou interfaces em seu corpo, isso reflete parte dessa energia acústica de volta para quem está fazendo a imagem.

O chip criado na Universidade de Columbia mede a temperatura. "Não há como na imagem intrínseca do ultrassom eu saber algo sobre a temperatura local. Então, eu coloco um desses dispositivos em seu corpo e quando o feixe de ultrassom o atinge, a energia liga o dispositivo, que então mede a temperatura local e modula a energia refletida de volta para criar a imagem de ultrassom", disse Sheperd. O que se vê na imagem é o chip piscando – enviando informações do que mediu localmente.

O chip é alimentado via coleta de energia do feixe de ultrassom, com um material piezoelétrico que converte som em eletricidade. Quando é aplicada uma onda de pressão ao material – o som –, ele fica um pouco comprimido, o que gera a voltagem usada para alimentar o chip. Ele utiliza ultrassom de cerca de cinco megahertz.

Imagem: Karolina Grabowska/Pexels

Como o chip é implantado?

"Com cinco megahertz, podemos chegar a cerca de 6 a 7 cm de profundidade antes que a atenuação do ultrassom se torne muito grande", afirmou Sheperd. Os chips são implantados com uma agulha hipodérmica e podem ser removidos da mesma maneira, guiando a agulha com ultrassom.

Diagnóstico via chip e futuro

O design específico desse chip foi feito para fornecer informações adicionais a um gerador de imagens de ultrassom – e isso pode ser usado em quase qualquer contexto: medir aplicação de calor, por exemplo. "Também pode haver biomarcadores específicos que você está procurando, fazendo imagens de ultrassom contínuas ao longo do tempo para verificar se um tumor não voltou", exemplificou o acadêmico.

"Pode fazer sentido implantar dispositivos como este, que medem biomarcadores, para indicar problemas ainda mais cedo", explicou o criador, que também pretende melhorar processos de cicatrização monitorando vários biomarcadores dentro de uma ferida.

O dispositivo pode ser usado de duas maneiras: permanentemente onde é implantado ou removido após o uso – mas a equipe admite que muito mais testes precisam ser feitos para entender as consequências a longo prazo de ter algo assim no corpo. "Acredita-se que ser tão pequeno o ajudará a ser aceitável e, portanto, haverá menos resposta de corpo estranho", disse Sheperd.

O pesquisador ressaltou que, atualmente, também há muito interesse em interfaces para o sistema nervoso central – cérebro/computador e por dispositivos que fazem interface com o sistema nervoso periférico, para controle da dor, por exemplo, e outras interações com o sistema nervoso autônomo, como controle da pressão arterial.

Fonte: Tecmundo