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Submeter-se a uma cirurgia raramente é uma experiência agradável e às vezes pode ser altamente invasiva. Os procedimentos cirúrgicos evoluíram continuamente ao longo dos séculos, crescendo com o conhecimento da anatomia e da biologia.
Métodos inovadores também foram reforçados com novas ferramentas, e o crescimento no uso da robótica desde a década de 1980 fez avançar significativamente os cuidados de saúde. O professor assistente Zhenhua Tian deu mais um passo na marcha do progresso usando robótica e acústica não invasiva, e o trabalho de sua equipe foi publicado na Science Advances.
Cirurgia assistida por robô
A cirurgia usando robôs tem sido invasiva desde a sua invenção porque envolve cortes e muitas vezes outros instrumentos são inseridos na incisão. No entanto, como as ferramentas assistidas por robótica podem ser menores, os cortes também tendem a ser menores do que as cirurgias tradicionais, tornando a robótica uma escolha preferida. Esta forma de cirurgia provou seus benefícios e seu uso cresceu ao longo do tempo, com vantagens para os pacientes, incluindo
- Menos desconforto e sangramento
- Menos tempo no hospital
- Períodos de recuperação mais rápidos
Na verdade, de acordo com o Colégio Americano de Cirurgiões, 1,8% das cirurgias incluíram um robô em 2012. Em 2018, essa percentagem subiu para 15,1% e continua a aumentar através dos avanços na robótica. Alguns dos procedimentos mais comuns envolvendo robótica incluem apendicectomias, histerectomias e bypass gástrico.
Tratamento sonoro não invasivo
Embora a cirurgia assistida por robótica tenha a sua quota-parte de vantagens, a equipa de Tian levou essa ideia um passo além do seu estado atual: os membros da equipa estão a desenvolver um método para mover pequenos alvos, como células e medicamentos, dentro de um corpo que não é invasivo. Isso significa que o método não requer cortes.
O segredo está nos emissores de energia acústica que a equipe de Tian usa para cercar e capturar partículas, funcionando como uma pinça invisível. Os emissores criam campos de vórtices acústicos 3D que podem atravessar barreiras como ossos e tecidos, cruzando-se para formar pequenas armadilhas acústicas em forma de anel. Objetos de tamanho micro a milimétrico capturados no centro de uma armadilha acústica podem ser movidos e girados. Tian recebeu o prêmio do Programa de Desenvolvimento de Carreira em Início de Carreira (CAREER) da National Science Foundation em 2024 pelo desenvolvimento do vórtice acústico.
“A capacidade de movimentar células e medicamentos dentro das veias sem romper a pele cria novas oportunidades na medicina”, disse Tian. “À medida que continuamos o trabalho nesta pesquisa, prevejo que encontraremos uma série de novas aplicações.”
Ao montar um emissor de vórtice acústico em uma plataforma robótica, o feixe de vórtice acústico pode ser movido na escala micrométrica. Consequentemente, a área de captura de partículas pode ser definida com precisão em um espaço 3D, e a movimentação de uma partícula após sua captura pode ser projetada. Ao mover um objeto minúsculo ao longo do caminho sinuoso de um vaso sanguíneo, esta pode ser uma característica crítica.
Mais que remédio
Embora a equipe de Tian seja capaz de mover um pequeno objeto atrás de uma estrutura sólida, os feixes de vórtice acústico também podem mover partículas dentro de gases e líquidos. Embora a abordagem atual vise pequenas partículas dentro dessas substâncias, a integração dos emissores de energia acústica juntamente com a robótica tem aplicações além da cirurgia e de partículas muito pequenas. A manipulação robótica sem contato tem potencial em muitas outras aplicações em pesquisas de engenharia, biologia e química. Alguns deles incluem
- Controlando microrrobôs
- Manipulação de biopartículas delicadas, como exossomos e células
- Transporte de gotículas de reagentes perigosos
- Controlando a automontagem de materiais coloidais
- Organizando nanomateriais para fabricação de compósitos
“Quando participamos recentemente de uma exposição STEM, as crianças que nos visitaram gostaram de colocar pequenas contas nos campos acústicos invisíveis gerados pelos nossos dispositivos, mas gostaríamos de oferecer a oportunidade para elas moverem objetos maiores”, disse Tian. “No próximo ano, esperamos ter um emissor maior que possa conter uma bola de pingue-pongue. Será interessante ver como conectamos essa abordagem em nossas outras pesquisas.”
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