O uso de materiais que facilitam a neuromodulação — processo de estímulo elétrico dos neurônios —, uma vez que os métodos atuais exigem aparelhos volumosos e cirurgias invasivas, é considerado mais do que uma necessidade, uma expectativa de qualidade de vida para muitos pacientes. Um material magnetoelétrico, criado por pesquisadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, é capaz de realizar a conversão magnética em elétrica 120 vezes mais rápido do que instrumentos semelhantes, permitindo o estímulo direto do tecido neural de forma segura.
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Detalhada na revista Nature Materials, a ferramenta é formada por uma estrutura piezoelétrica de titanato de chumbo-zircônio imprensada entre duas camadas de ligas metálicas de vidro. Os pesquisadores também acrescentaram platina, óxido de háfnio e óxido de zinco, empilhadas sobre o filme magnetoelétrico. Os campos magnéticos gerados pelo material penetram facilmente no corpo e os convertem em eletricidade, o que, segundo os autores, é compatível com a forma de comunicação do sistema nervoso com o organismo.
"Por usar eletricidade, esse material pode evocar atividade neural em uma velocidade extremamente rápida em milissegundos", explica Joshua Chen, ex-aluno de doutorado da universidade e autor principal do estudo. "Outros materiais magnéticos costumam usar calor ou movimento mecânico, o que leva a latências muito longas na ordem de segundos. Existem outros métodos de estimulação nervosa que usam luz, por exemplo, mas essa abordagem não vai muito fundo no tecido como fazem os campos magnéticos."
A expectativa, segundo Chen, é usar o metamaterial, por exemplo, para preencher a lacuna em um nervo rompido, garantindo velocidade na conexão.
Testes
Como prova de conceito, a equipe testou a tecnologia para estimular nervos periféricos e tentar restaurar a propagação de sinal em um nervo cortado em ratos. Os resultados mostraram que o implante atingiu um tempo de propagação equivalente à velocidade de comunicação neural no corpo. Segundo os autores, isso sugere que o material tem potencial de uso em neuropróteses.
Os pesquisadores desejam realizar mais experimentos e impulsionar a miniaturização dos materiais para beneficiar o desenvolvimento de tecnologias biomédicas mais eficientes e avançadas. "Esperamos fazer os primeiros estudos de longo prazo em modelos de roedores, mas poderíamos facilmente ver que essa tecnologia pode ser utilizada em humanos no futuro", afirma Chen.
Professor de engenharia elétrica e de computação e bioengenharia, o neuroengenheiro da Rice University Jacob Robinson, que participou ativamente do projeto, é otimista sobre as muitas aplicações da descoberta na ciência e vida prática. "Depois que você descobre um novo material ou classe de materiais, é realmente difícil prever todos os usos potenciais para eles", disse ele. "Nós nos concentramos na bioeletrônica, mas espero que haja muitas aplicações além deste campo."
*Estagiária sob supervisão de Renata Giraldi
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