Nervos
eletrônicos atingem velocidade dos nervos biológicos
Redação
do Site Inovação Tecnológica - 09/11/2016
O circuito orgânico opera quase na mesma velocidade que as sinapses
naturais, permitindo uma conexão direta entre os circuitos eletrônicos de
controle e os tecidos biológicos. [Imagem: Thor Balkhed/LiU]
Bomba de
íons
Estão prontos os primeiros
eletrodos que fazem jus ao nome de "nervos artificiais": eles
disparam correntes iônicas praticamente na mesma velocidade que os nervos e
células musculares no corpo humano - e com a precisão de células individuais.
No ano passado, pesquisadores do
Instituto Karolinska, na Suécia, demonstraram que é possível reduzir a dor em
animais de laboratório vivos e se movimentando injetando o neurotransmissor
GABA (ácido amino-butírico gama) diretamente na medula espinhal dos animais.
Eles fizeram isto usando uma
"bomba de íons", um gerador de corrente iônica feito com
componentes eletrônicos orgânicos - nossos nervos e músculos se
comunicam por meio de sinais enviados por meio de íons e moléculas, e o
neurotransmissor GABA é uma dessas moléculas.
Nervos
artificiais
Agora, seus colegas da
Universidade de Linkoping aprimoraram os eletrodos, fazendo-os operar na mesma
velocidade que os neurônios, o que deverá trazer ainda melhores resultados, e
abrir o caminho para o uso da tecnologia em humanos.
"Nós agora podemos começar a
desenvolver componentes que conversem com o corpo em sua própria
linguagem," disse o professor Daniel Simon, coordenador da equipe.
"Nós fabricamos nervos
artificiais que podem se comunicar diretamente com o sistema nervoso. Depois de
mais de 10 anos de pesquisas, nós finalmente colocamos no lugar todas as peças
do quebra-cabeças," comemorou seu colega Magnus Berggren, que vem mesmo
trabalhando com nervos artificiais há muito
tempo.
Diodo
iônico
A equipe usou componentes
eletrônicos orgânicos porque eles têm a grande vantagem de conduzir tanto
eletricidade quanto íons.
O circuito utilizado permite que
os sinais elétricos de controle, enviados por um computador ou outro circuito
de comando, sejam convertidos em sinais químicos que o corpo pode entender.
Para isso foi usado um material conhecido como PEDOT:PSS, também usado por
outras equipes para fabricar eletrodos para ligar chips neurais ao
cérebro e até um sensor de arrepios para ler emoções.
A equipe conseguiu construir
diversas bombas de íons sobre uma única pastilha de silício. Cada bomba pode
ter uma única ou várias saídas de íons, que podem ser controladas separadamente
por sinais elétricos. Cada uma delas - que pode ser considerada uma sinapse
artificial - é essencialmente um diodo iônico, um componente que permite que os
íons trafeguem apenas em um sentido.
Visão lateral do circuito, mostrando os eletrólitos - de onde saem os
íons - controlados eletricamente. [Imagem: Amanda Jonsson et al. -
10.1126/sciadv.1601340]
Velocidade
nervosa
"Antes, nós só podíamos
transportar os íons horizontalmente e para todas as saídas ao mesmo tempo.
Agora, contudo, nós podemos enviar os íons verticalmente, o que torna a
distância que eles têm que ser transportados tão curta quanto um
micrômetro," disse Amanda Jonsson, responsável pelo aprimoramento do
circuito. Essa distância mais curta significa que os íons podem ser disparados
mais rapidamente do que era possível.
O circuito com seus nervos
sintéticos foi testado apenas em bancada, por enquanto. O próximo passo será
testá-lo com células vivas e, a seguir, em cobaias.
A longo prazo, a expectativa é
que esta tecnologia possa ser utilizada no controle de dores crônicas, de
ataques epilépticos e na redução dos sintomas do mal de Parkinson.
Bibliografia:
Chemical delivery array with millisecond neurotransmitter release
Amanda Jonsson, Theresia Arbring Sjöström, Klas Tybrandt, Magnus Berggren, Daniel T. Simon
Science Advances
Vol.: 2, no. 11, e1601340
Chemical delivery array with millisecond neurotransmitter release
Amanda Jonsson, Theresia Arbring Sjöström, Klas Tybrandt, Magnus Berggren, Daniel T. Simon
Science Advances
Vol.: 2, no. 11, e1601340
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