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Em recente publicação na revista Natureza, pesquisadores do Instituto de Ciências Básicas (IBS) da Coreia do Sul fizeram avanços significativos na tecnologia de biomateriais e na medicina de reabilitação. Eles desenvolveram uma nova abordagem para curar lesões musculares, empregando “próteses de tecido injetável” na forma de hidrogéis condutores e combinando-as com um sistema de reabilitação assistido por robô.
Vamos imaginar que você está nadando no oceano. Um tubarão gigante se aproxima e arranca um grande pedaço de carne de sua coxa, resultando na perda completa da função motora/sensorial de sua perna. Se não forem tratados, esses danos musculares graves resultariam em perda permanente de função e incapacidade. Como diabos você conseguirá se recuperar desse tipo de lesão?
Os métodos tradicionais de reabilitação para esses tipos de lesões musculares há muito buscam um sistema eficiente de reabilitação de marcha em circuito fechado que combine exoesqueletos leves e dispositivos vestíveis/implantáveis. Esse sistema protético auxiliar é necessário para auxiliar os pacientes no processo de recuperação das funções sensoriais e motoras ligadas a danos nervosos e musculares.
Infelizmente, as propriedades mecânicas e a natureza rígida dos materiais eletrônicos existentes os tornam incompatíveis com os tecidos moles. Isto leva à fricção e à inflamação potencial, atrasando a reabilitação do paciente.
Para superar essas limitações, os pesquisadores do IBS recorreram a um material comumente usado como preenchimento para suavizar rugas, chamado ácido hialurônico. Usando essa substância, foi desenvolvido um hidrogel injetável para “próteses de tecido”, que pode preencher temporariamente a lacuna dos tecidos musculares/nervosos ausentes enquanto se regenera. A natureza injetável deste material confere-lhe uma vantagem significativa sobre os dispositivos bioeletrônicos tradicionais, que são inadequados para áreas estreitas, profundas ou pequenas e necessitam de cirurgias invasivas.
Graças às suas propriedades altamente “semelhantes aos tecidos”, este hidrogel interage perfeitamente com os tecidos biológicos e pode ser facilmente administrado em áreas do corpo de difícil acesso, sem cirurgia. As reticulações reversíveis e irreversíveis dentro do hidrogel adaptam-se a altas tensões de cisalhamento durante a injeção, garantindo excelente estabilidade mecânica. Este hidrogel também incorpora nanopartículas de ouro, o que lhe confere propriedades elétricas decentes. A sua natureza condutora permite a transmissão eficaz de sinais eletrofisiológicos entre as duas extremidades dos tecidos lesionados. Além disso, o hidrogel é biodegradável, o que significa que os pacientes não precisam ser operados novamente.
Com propriedades mecânicas semelhantes às dos tecidos naturais, excepcional adesão ao tecido e características injetáveis, os pesquisadores acreditam que este material oferece uma nova abordagem para a reabilitação.
Em seguida, os pesquisadores testaram essa nova ideia em modelos de roedores. Para simular lesão por perda muscular volumétrica, um grande pedaço de músculo foi removido das patas traseiras desses animais. Ao injetar o hidrogel e implantar os dois tipos de dispositivos elásticos de interface com tecidos para detecção e estimulação elétrica, os pesquisadores conseguiram melhorar a marcha dos roedores “feridos”. As próteses de hidrogel foram combinadas com auxílio de robô, guiado por sinais de eletromiografia muscular. Juntos, os dois ajudaram a melhorar a marcha do animal sem estimulação nervosa. Além disso, a regeneração do tecido muscular foi efetivamente melhorada a longo prazo após o hidrogel condutor ter sido usado para preencher os danos musculares.
O hidrogel condutor injetável desenvolvido neste estudo se destaca no registro de sinais eletrofisiológicos e no desempenho de estimulação, oferecendo potencial para expandir suas aplicações. Apresenta uma nova abordagem ao campo dos dispositivos bioeletrônicos e é promissora como prótese de tecidos moles para suporte de reabilitação.
Enfatizando a importância da pesquisa, o professor SHIN Mikyung observa: “Criamos uma prótese de tecido mole injetável, mecanicamente resistente e eletricamente condutora, ideal para tratar danos musculares graves que exigem reabilitação neuromusculoesquelética. O desenvolvimento deste hidrogel injetável, utilizando uma nova cruz “O método de ligação é uma conquista notável. Acreditamos que será aplicável não apenas nos músculos e nervos periféricos, mas também em vários órgãos, como o cérebro e o coração.”
O professor SON Donghee acrescentou: “Neste estudo, o sistema de reabilitação de marcha em circuito fechado, envolvendo hidrogel injetável resistente e sensores extensíveis e de autocura, poderia melhorar significativamente as perspectivas de reabilitação para pacientes com desafios neurológicos e musculoesqueléticos. Também poderia desempenhar um papel vital na diagnóstico e tratamento precisos em vários órgãos do corpo humano.”
A equipe de pesquisa está atualmente realizando mais estudos para desenvolver novos materiais para regeneração de tecidos nervosos e musculares que possam ser implantados de forma minimamente invasiva. Eles também estão explorando o potencial de recuperação de diversos danos teciduais por meio da injeção do hidrogel condutor, eliminando a necessidade de cirurgia aberta.
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