Bioeletrônica viva:sensores de pele inteligentes que detectam e curam

Universidade de Chicago, Illinois
Jiuyun Shi segura um pequeno dispositivo que ele e uma equipe de cientistas da Universidade de Chicago inventaram e que integra células vivas, gel e sensores para criar “bioeletrônica viva” para curar a pele. (Imagem:Jiuyun Shi e Bozhi Tian)
Durante anos, o laboratório do professor Bozhi Tian aprendeu como integrar o mundo da eletrônica – rígida, metálica, volumosa – com o mundo do corpo – macio, flexível, delicado.

No seu trabalho mais recente, criaram um protótipo para o que chamam de “bioeletrónica viva” – uma combinação de células vivas, gel e eletrónica que pode integrar-se com tecidos vivos.

Os adesivos são feitos de sensores, células bacterianas e um gel feito de amido e gelatina. Testes em ratos descobriram que os dispositivos podiam monitorar e melhorar continuamente sintomas semelhantes aos da psoríase, sem irritar a pele.

“Esta é uma ponte com a bioeletrônica tradicional, que incorpora células vivas como parte da terapia”, disse Jiuyun Shi, coautor do artigo e ex-Ph.D. estudante no laboratório de Tian (agora na Universidade de Stanford).

“Estamos muito entusiasmados porque já se passaram uma década e meia”, disse Tian.

Os pesquisadores esperam que os princípios também possam ser aplicados a outras partes do corpo, como estimulação cardiológica ou neural. O estudo foi publicado na Science.

Emparelhar a eletrônica com o corpo humano sempre foi difícil. Embora dispositivos como marca-passos tenham melhorado inúmeras vidas, eles têm suas desvantagens; os eletrônicos tendem a ser volumosos e rígidos e podem causar irritação.

Mas o laboratório de Tian é especializado em descobrir os princípios fundamentais por trás de como as células e tecidos vivos interagem com materiais sintéticos; seu trabalho anterior incluiu um minúsculo marca-passo que pode ser controlado com materiais leves e fortes, mas flexíveis, que poderiam formar a base de implantes ósseos.

Neste estudo, eles adotaram uma nova abordagem. Normalmente, a bioeletrônica consiste nos próprios componentes eletrônicos, além de uma camada macia para torná-los menos irritantes para o corpo.

Mas o grupo de Tian questionou se poderiam adicionar novas capacidades integrando um terceiro componente:as próprias células vivas. O grupo ficou intrigado com as propriedades curativas de certas bactérias, como S. epidermidis, um micróbio que vive naturalmente na pele humana e demonstrou reduzir a inflamação.
Um adesivo fino como um wafer incorpora um circuito eletrônico flexível, um gel feito de amido de tapioca e gelatina e bactérias amigáveis que ajudam a tratar problemas de pele. (Imagem:Jiuyun Shi e Bozhi Tian)
Eles criaram um dispositivo com três componentes. A estrutura é um circuito eletrônico fino e flexível com sensores. É revestido com um gel criado a partir de amido de tapioca e gelatina, que é ultramacio e imita a composição do próprio tecido. Por último, S. epidermidis micróbios são colocados no gel.

Quando o dispositivo é colocado na pele, as bactérias secretam compostos que reduzem a inflamação, e o sensor monitora a pele em busca de sinais como temperatura e umidade da pele.

Em testes com ratos propensos a doenças de pele semelhantes à psoríase, houve uma redução significativa dos sintomas.

Os testes iniciais duraram uma semana, mas os pesquisadores esperam que o sistema, que eles chamam de plataforma ABLE, para Eletrônica Viva Biointegrada Ativa, possa ser usado por meio ano ou mais. Para tornar o tratamento mais conveniente, disseram eles, o dispositivo pode ser liofilizado para armazenamento e facilmente reidratado quando necessário.

Como os efeitos curativos são fornecidos por micróbios, “é como uma droga viva – você não precisa recarregá-la”, disse Saehyun Kim, o outro coautor do artigo e atual Ph.D. estudante no laboratório de Tian.

Além de tratar a psoríase, os cientistas podem imaginar aplicações como adesivos para acelerar a cicatrização de feridas em pacientes com diabetes.

Eles também esperam estender a abordagem a outros tipos de tecidos e células. “Por exemplo, você poderia criar um dispositivo produtor de insulina ou um dispositivo que faça interface com neurônios?” disse Tian. “Existem muitas aplicações potenciais.”

Para mais informações, entre em contato com Laurie Fickman em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para visualizá-lo.; 713-743-8454.