Cientistas desenvolveram um dispositivo inovador de carregamento sem fio projetado para implantação subcutânea (sob a pele). Esta tecnologia inovadora, principalmente testada em roedores, promete um avanço significativo no campo dos implantes médicos ao potencialmente eliminar a necessidade de baterias e fiações tradicionais. Este desenvolvimento poderá revolucionar a forma como dispositivos bioeletrônicos, como sensores ou sistemas de entrega de medicamentos, são alimentados.
Dispositivos bioeletrônicos tradicionais geralmente dependem de baterias internas para energia. No entanto, essas baterias têm limitações em termos de capacidade e vida útil. Além disso, alguns dispositivos podem ser conectados a uma fonte de energia externa, mas essa abordagem carrega um risco de infecção, particularmente quando intervenções cirúrgicas são necessárias para a remoção ou substituição de componentes do dispositivo.
Enfrentando esses desafios, os pesquisadores construíram um protótipo de chip de carregamento sem fio. Este chip pode ser embutido sob a pele e oferece funcionalidades duplas: pode transferir energia sem fio através do corpo ou colher energia diretamente do próprio corpo. Este protótipo foi testado em ratos, demonstrando suas capacidades em um contexto biológico vivo.
O design do chip é flexível e macio, permitindo que ele se adapte à forma do tecido durante procedimentos médicos. Além disso, é biodegradável, adicionando um aspecto ecologicamente correto à sua lista de benefícios. Esta biodegradabilidade foi confirmada em um estudo publicado em 15 de novembro na revista Science Advances.
O professor Wei Lan, coautor do estudo e professor de eletrônica na Escola de Ciência Física e Tecnologia da Universidade de Lanzhou na China, enfatizou a importância deste desenvolvimento. Lan destacou o potencial do protótipo em fornecer soluções energéticas eficazes e confiáveis para uma ampla gama de dispositivos médicos implantáveis biodegradáveis.
O sistema de fornecimento de energia do protótipo utiliza uma bobina de magnésio. Esta bobina carrega quando uma segunda bobina externa é colocada acima da pele. A energia então se move através de um circuito para um módulo de armazenamento de energia composto por capacitores híbridos de íon de zinco. Diferentemente das baterias tradicionais que armazenam energia quimicamente, estes supercapacitores armazenam energia como energia elétrica. Eles apresentam uma alta densidade de energia e podem descarregar uma quantidade substancial de energia rapidamente, embora armazenem menos energia por unidade em comparação com baterias.
Este protótipo combina colheita de energia e armazenamento em um implante semelhante a um chip biodegradável. Quando anexado a um implante médico, a energia flui através do circuito diretamente para o dispositivo e para o capacitor, garantindo um fornecimento de energia consistente.
Em ensaios experimentais com ratos, o implante sem fio funcionou eficazmente por até 10 dias e se dissolveu completamente em dois meses, validando sua biodegradabilidade. A equipe de pesquisa sugere que a vida útil do dispositivo poderia potencialmente ser estendida engrossando as camadas protetoras de polímero e cera que encapsulam o sistema.
Os pesquisadores também exploraram o uso do carregador sem fio como um sistema de entrega de medicamentos. Nestes testes, eles administraram medicação anti-inflamatória em ratos com febres. Os resultados mostraram uma diferença significativa na temperatura corporal entre ratos com os implantes e aqueles sem, indicando uma entrega de medicamento bem-sucedida.
No entanto, vários desafios permanecem antes que esta tecnologia possa ser aplicada em testes humanos. Por exemplo, em experimentos de entrega de medicamentos, alguns ratos receberam implantes descarregados impregnados com anti-inflamatórios, e estes também resultaram em temperaturas reduzidas, sugerindo algum grau de liberação passiva de medicamentos. Além disso, os pesquisadores ainda não aperfeiçoaram o mecanismo de controle do dispositivo, que atualmente só cessa o funcionamento quando fica sem energia.
Pesquisas futuras se concentrarão em abordar o tamanho do dispositivo, sua biodegradabilidade completa e melhorar sua estabilidade. O tamanho atual do sistema é relativamente grande e inclui um pequeno módulo retificador, que precisa de otimização para aplicações biomédicas. Estes aspectos destacam a jornada contínua em direção a aplicações biomédicas práticas desta tecnologia inovadora.
