Implantes de joelho inteligentes e autoalimentados

A cirurgia de substituição do joelho é o procedimento de substituição articular mais comum, com o número de cirurgias aumentando a cada ano. Essa cirurgia está sendo realizada para pacientes mais jovens e ativos que enfrentam um dilema:quando se submetem à cirurgia, espera-se que permaneçam fisicamente ativos para sua saúde geral, mas essa atividade também pode desgastar o novo implante. Muitas vezes, os médicos não sabem se os pacientes estão se esforçando demais até começarem a desenvolver sintomas. A essa altura, o dano ao implante já foi feito. Para um paciente jovem, passar por uma cirurgia de substituição do joelho a cada cinco ou 10 anos é uma tarefa assustadora, mas encontrar o equilíbrio perfeito dos níveis de atividade para manter a integridade do implante tem sido igualmente assustador.

Foram desenvolvidos implantes de joelho mais inteligentes que monitoram as mudanças na atividade à medida que acontecem. O implante possui sensores embutidos que podem monitorar quanta pressão está sendo colocada no implante para que os médicos possam ter uma compreensão mais clara de quanta atividade está afetando negativamente o implante. Os sensores permitem que os médicos digam aos pacientes quando um determinado movimento se tornou excessivo para o implante, para que os pacientes possam se ajustar rapidamente e evitar mais danos ao implante. Isso os ajuda a encontrar o nível de atividade ideal para cada paciente em particular.

Enquanto os sensores resolveram um problema, eles criaram outro. Alimentar os sensores com uma bateria significava que a bateria precisaria ser substituída periodicamente e, portanto, anularia o propósito de um implante inteligente. Em vez disso, um mecanismo de coleta de energia pode alimentar o implante do joelho a partir do movimento. Foi utilizada a energia triboelétrica, um tipo de energia que é coletada a partir do atrito. Uma vez que alguém anda, o atrito das microsuperfícies que entram em contato umas com as outras pode ser usado para alimentar os sensores de carga. Foi determinado que o circuito precisaria de 4,6 microwatts. Testes preliminares mostraram que a caminhada de uma pessoa média produzirá 6 microwatts de energia – mais do que suficiente para alimentar os sensores.

Esses implantes inteligentes não apenas darão feedback aos médicos, mas também ajudarão os pesquisadores no desenvolvimento de futuros implantes. A combinação de sensores de atividade e um sistema autoalimentado aumentará a vida útil dos implantes de joelho e reduzirá a necessidade de cirurgias de acompanhamento.