Implante Sem Fio em Tempo Real Fornece Monitoramento Miniaturizado de Oxigênio em Tecido Profundo

Engenheiros criaram um minúsculo implante sem fio que pode fornecer medições em tempo real de níveis de oxigênio no tecido profundamente sob a pele. O dispositivo, que é menor que uma joaninha média e alimentado por ondas de ultrassom, pavimenta o caminho para a criação de uma variedade de sensores miniaturizados que poderiam rastrear marcadores bioquímicos chave no corpo como pH ou dióxido de carbono. Esses sensores poderiam um dia fornecer aos médicos métodos minimamente invasivos para monitorar a bioquímica dentro de órgãos e tecidos funcionantes.

Oxigênio é um componente chave para a capacidade das células de aproveitar energia dos alimentos que comemos e quase todos os tecidos no corpo requerem um suprimento constante para sobreviver. A maioria dos métodos para medir oxigenação tecidual só pode fornecer informação sobre o que está acontecendo perto da superfície do corpo. Isso é porque esses métodos dependem de ondas eletromagnéticas, como luz infravermelha, que só podem penetrar alguns centímetros na pele ou tecido do órgão. Embora existam tipos de imagem por ressonância magnética que podem fornecer informação sobre oxigenação de tecido profundo, eles requerem longos tempos de escaneamento e assim são incapazes de fornecer dados em tempo real.

Ondas ultrassônicas, que são uma forma de som muito alta em frequência para ser detectada pelo ouvido humano, podem viajar inofensivamente através do corpo em distâncias muito maiores que ondas eletromagnéticas e já são a base da tecnologia de ultrassom em medicina.

Incorporar o sensor de oxigênio envolveu integrar tanto uma fonte de luz LED quanto um detector óptico no minúsculo dispositivo, bem como projetar um conjunto mais complicado de controles eletrônicos para operar e ler o sensor. Este tipo de sensor de oxigênio difere dos oxímetros de pulso que são usados para medir saturação de oxigênio no sangue. Enquanto oxímetros de pulso medem a proporção de hemoglobina no sangue que está oxigenada, o novo dispositivo é capaz de medir diretamente a quantidade de oxigênio no tecido.

Uma aplicação potencial do dispositivo é monitorar transplantes de órgãos porque nos meses após transplante de órgão, complicações vasculares podem ocorrer e estas complicações podem levar a disfunção do enxerto. Poderia ser usado para medir hipóxia tumoral também, o que pode ajudar médicos a guiar terapia de radiação contra câncer.

Em bebês prematuros, oxigênio suplementar pode ser necessário mas médicos não têm uma leitura confiável de tecido de concentração de oxigênio. Versões ainda mais miniaturizadas deste dispositivo poderiam ajudar a gerenciar melhor exposição ao oxigênio em bebês prematuros no berçário de terapia intensiva e ajudar a minimizar algumas das consequências negativas de exposição excessiva ao oxigênio como retinopatia da prematuridade ou doença pulmonar crônica.

A tecnologia poderia ser ainda melhorada abrigando o sensor para que pudesse sobreviver a longo prazo no corpo. Miniaturizar ainda mais o dispositivo também simplificaria o processo de implantação, que atualmente requer cirurgia. Além disso, a plataforma óptica no sensor poderia ser prontamente adaptada para medir outra bioquímica no corpo. Apenas mudando a plataforma que foi construída para o sensor de oxigênio, o dispositivo pode ser modificado para medir, por exemplo, pH, espécies reativas de oxigênio, glicose ou dióxido de carbono. Se a embalagem pudesse ser feita menor, o dispositivo poderia ser injetado no corpo com uma agulha, ou através de cirurgia laparoscópica, tornando a implantação ainda mais fácil.