Artigos e Variedades
Saúde - Educação - Cultura - Mundo - Tecnologia - Vida
Dissolver o dispositivo implantável alivia a dor sem drogas

Dissolver o dispositivo implantável alivia a dor sem drogas

Novo dispositivo tem potencial para fornecer uma alternativa aos opioides e outras drogas altamente viciantes.

Uma equipe de pesquisadores liderada pela Northwestern University desenvolveu um implante pequeno, macio e flexível que alivia a dor sob demanda e sem o uso de medicamentos. O primeiro dispositivo de seu tipo pode fornecer uma alternativa muito necessária aos opióides e outros medicamentos altamente viciantes.

O dispositivo biocompatível e solúvel em água funciona envolvendo suavemente os nervos para fornecer resfriamento preciso e direcionado, que entorpece os nervos e bloqueia os sinais de dor para o cérebro. Uma bomba externa permite ao usuário ativar remotamente o dispositivo e, em seguida, aumentar ou diminuir sua intensidade. Depois que o dispositivo não é mais necessário, ele é naturalmente absorvido pelo corpo – ignorando a necessidade de extração cirúrgica.

Os pesquisadores acreditam que o dispositivo tem o potencial de ser mais valioso para pacientes que passam por cirurgias de rotina ou mesmo amputações que geralmente requerem medicamentos pós-operatórios. Os cirurgiões podem implantar o dispositivo durante o procedimento para ajudar a controlar a dor pós-operatória do paciente.

O estudo será publicado na edição de 1º de julho da revista Science . O artigo descreve o design do dispositivo e demonstra sua eficácia em um modelo animal.

"Embora os opioides sejam extremamente eficazes, eles também são extremamente viciantes", disse John A. Rogers, da Northwestern, que liderou o desenvolvimento do dispositivo. "Como engenheiros, somos motivados pela ideia de tratar a dor sem drogas - de maneiras que podem ser ativadas e desativadas instantaneamente, com controle do usuário sobre a intensidade do alívio. A tecnologia relatada aqui explora mecanismos que têm algumas semelhanças com aqueles que fazer com que seus dedos fiquem dormentes quando frios. Nosso implante permite que esse efeito seja produzido de forma programável, direta e localmente para os nervos alvo, mesmo aqueles profundamente dentro dos tecidos moles circundantes."

Pioneiro da bioeletrônica, Rogers é Professor Louis Simpson e Kimberly Querrey de Ciência e Engenharia de Materiais, Engenharia Biomédica e Cirurgia Neurológica na Escola de Engenharia McCormick e na Escola de Medicina Feinberg da Universidade Northwestern. Ele também é o diretor fundador do Instituto Querrey Simpson de Bioeletrônica. Jonathan Reeder, ex-Ph.D. candidato no laboratório de Rogers, é o primeiro autor do artigo.

Como funciona

Embora o novo dispositivo possa soar como ficção científica, ele aproveita um conceito simples e comum que todos conhecem: evaporação. Semelhante à forma como o suor evapora e resfria o corpo, o dispositivo contém um líquido refrigerante que é induzido a evaporar no local específico de um nervo sensorial.

"À medida que você esfria um nervo, os sinais que viajam através do nervo tornam-se cada vez mais lentos - eventualmente parando completamente", disse o coautor do estudo, Dr. Matthew MacEwan, da Escola de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis. "Estamos visando especificamente os nervos periféricos, que conectam o cérebro e a medula espinhal ao resto do corpo. Esses são os nervos que comunicam estímulos sensoriais, incluindo a dor. Ao fornecer um efeito de resfriamento a apenas um ou dois nervos-alvo, podemos modular eficazmente os sinais de dor em uma região específica do corpo."

Para induzir o efeito de resfriamento, o dispositivo contém minúsculos canais microfluídicos. Um canal contém o líquido refrigerante (perfluoropentano), que já está clinicamente aprovado como agente de contraste ultrassom e para inaladores pressurizados. Um segundo canal contém nitrogênio seco, um gás inerte. Quando o líquido e o gás fluem para uma câmara compartilhada, ocorre uma reação que faz com que o líquido evapore prontamente. Simultaneamente, um pequeno sensor integrado monitora a temperatura do nervo para garantir que não esteja ficando muito frio, o que poderia causar danos aos tecidos.

"O resfriamento excessivo pode danificar o nervo e os tecidos frágeis ao seu redor", disse Rogers. "A duração e a temperatura do resfriamento devem, portanto, ser controladas com precisão. Ao monitorar a temperatura no nervo, as taxas de fluxo podem ser ajustadas automaticamente para definir um ponto que bloqueia a dor de maneira reversível e segura. O trabalho em andamento busca definir o conjunto completo de limites de tempo e temperatura abaixo dos quais o processo permanece totalmente reversível."

Poder de precisão

Embora outras terapias de resfriamento e bloqueadores de nervos tenham sido testadas experimentalmente, todas têm limitações que o novo dispositivo supera. Anteriormente, os pesquisadores exploraram as crioterapias, por exemplo, que são injetadas com uma agulha. Em vez de atingir nervos específicos, essas abordagens imprecisas resfriam grandes áreas de tecido, potencialmente levando a efeitos indesejados, como danos nos tecidos e inflamação.

Em seu ponto mais largo, o minúsculo dispositivo da Northwestern tem apenas 5 milímetros de largura. Uma extremidade é enrolada em um manguito que envolve suavemente um único nervo, ignorando a necessidade de suturas. Ao direcionar precisamente apenas o nervo afetado, o dispositivo poupa as regiões vizinhas de resfriamento desnecessário, o que pode levar a efeitos colaterais.

"Você não quer resfriar inadvertidamente outros nervos ou tecidos que não estão relacionados ao nervo que transmite os estímulos dolorosos", disse MacEwan. "Queremos bloquear os sinais de dor, não os nervos que controlam a função motora e permitem que você use a mão, por exemplo."

Pesquisadores anteriores também exploraram bloqueadores de nervos que usam estimulação elétrica para silenciar estímulos dolorosos. Estes também têm limitações.

"Você não pode desligar um nervo com estimulação elétrica sem ativá-lo primeiro", disse MacEwan. “Isso pode causar dor adicional ou contrações musculares e não é o ideal, do ponto de vista do paciente”.

Ato de desaparecimento

Essa nova tecnologia é o terceiro exemplo de dispositivos eletrônicos bioabsorvíveis do laboratório Rogers, que introduziu o conceito de eletrônica transitória em 2012, publicado na revista Science . Em 2018, Rogers, MacEwan e colegas demonstraram o primeiro dispositivo eletrônico bioabsorvível do mundo – um implante biodegradável que acelera a regeneração do nervo, publicado na Nature Medicine. Então, em 2021, Rogers e colegas introduziram um marcapasso transitório, publicado na Nature Biotechnology.

Todos os componentes dos dispositivos são biocompatíveis e absorvem naturalmente os biofluidos do corpo ao longo de dias ou semanas, sem necessidade de extração cirúrgica. Os dispositivos bioabsorvíveis são completamente inofensivos - semelhantes aos pontos absorvíveis.

Com a espessura de uma folha de papel, o dispositivo de resfriamento de nervos macio e elástico é ideal para tratar nervos altamente sensíveis.

"Se você pensar em tecidos moles, nervos frágeis e um corpo em constante movimento, qualquer dispositivo de interface deve ter a capacidade de flexionar, dobrar, torcer e esticar com facilidade e naturalidade", disse Rogers. “Além disso, você gostaria que o dispositivo simplesmente desaparecesse depois que não fosse mais necessário, para evitar procedimentos delicados e arriscados para remoção cirúrgica”.

O estudo, "refrigeradores macios e bioabsorvíveis para bloqueio de condução reversível de nervos periféricos", foi apoiado pelo Phil and Penny Knight Campus for Accelerating Scientific Impact, o Querrey Simpson Institute for Bioelectronics e a National Science Foundation (número do prêmio CMM1635443).

Fonte da história:

Materiais fornecidos pela Northwestern University . Original escrito por Amanda Morris. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.

Referência do jornal :

  1. Jonathan T. Reeder, Zhaoqian Xie, Quansan Yang, Min-Ho Seo, Ying Yan, Yujun Deng, Katherine R. Jinkins, Siddharth R. Krishnan, Claire Liu, Shannon McKay, Emily Patnaude, Alexandra Johnson, Zichen Zhao, Moon Joo Kim , Yameng Xu, Ivy Huang, Raudel Avila, Christopher Felicelli, Emily Ray, Xu Guo, Wilson Z. Ray, Yonggang Huang, Matthew R. MacEwan, John A. Rogers. Refrigeradores macios e bioabsorvíveis para bloqueio reversível de condução de nervos periféricos . Ciência , 2022; 377 (6601): 109 DOI: 10.1126/science.abl8532

Citar esta página :

Universidade do Noroeste. "Dissolver o dispositivo implantável alivia a dor sem drogas: o novo dispositivo tem o potencial de fornecer uma alternativa aos opióides e outras drogas altamente viciantes". ScienceDaily. ScienceDaily, 30 de junho de 2022. .

Universidade do Noroeste

Comente essa publicação