A fusão espinhal — técnica cirúrgica para unir vértebras — pode tratar uma ampla variedade de distúrbios, como curvaturas anormais e instabilidades da coluna vertebral. Geralmente, os médicos usam uma gaiola para fornecer suporte entre as vértebras. Uma equipe da Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh, nos EUA, está desenvolvendo um implante inteligente que, além de sustentação, poderá monitorar a cicatrização do procedimento cirúrgico.
O projeto consiste em criar um implante, impresso em 3D, com um sensor ativo e meio de captação de energia. Para isso, o grupo apostou em uma nova classe de metamateriais mecânicos multifuncionais, também chamados de metatribomateriais, que atuam como os próprios sensores, registrando e transmitindo informações importantes sobre a pressão e as tensões em sua estrutura.
O material é projetado de tal forma que, sob pressão, ocorre eletrificação de contato entre suas microcamadas condutoras, criando uma carga elétrica que transmite informações sobre a condição da matriz do material. A energia gerada elimina a necessidade de uma fonte de energia separada, e um pequeno chip registra dados sobre a pressão na gaiola, que é um importante indicador de cura. Os dados podem, então, ser lidos de forma não invasiva usando um escâner de ultrassom portátil.
“Os implantes inteligentes podem fornecer biofeedback em tempo real e oferecer muitos benefícios terapêuticos e diagnósticos”, afirma, em comunicado, Amir Alavi, professor-assistente de engenharia civil e ambiental da instituição estadunidense e um dos autores do artigo que detalha a tecnologia médica, publicado na revista Advanced Functional Materials.
A gaiola proposta é feita de um material altamente ajustável, que pode ser personalizado de acordo com as necessidades de cada paciente. Alavi explica que os dispositivos hoje disponíveis são feitos de titânio ou o polímero PEEK, o que as deixa muito rígidas. “Os metamateriais que usamos podem ser facilmente ajustados. O implante pode ser impresso em 3D com base na anatomia específica do paciente antes da cirurgia, tornando-o um ajuste muito mais natural”, compara.
A equipe testou com sucesso o dispositivo em cadáveres humanos e se prepara para testá-lo em animais. A expectativa é de adaptar o design do sensor inteligente para outras aplicações médicas, como stents cardiovasculares ou componentes para próteses de joelho ou quadril.
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