Nanomaterial estimula e regenera nervos cortados como tecnologia de ficção científica

NA, 11/10/2023 

Por Michael Franco 

Em um movimento que ecoa uma série de ficção científica, os pesquisadores desenvolveram um material superpequeno que foi capaz não apenas de estimular os nervos dos roedores, mas também de reconectá-los. A descoberta pode levar a partículas injetáveis ​​que ocupam o lugar de implantes maiores.

Ao criar as partículas, os pesquisadores da Rice University começaram com duas camadas de uma liga metálica de vidro chamada Metglas, e colocaram uma camada piezoelétrica de titanato de chumbo e zircônio entre elas. Materiais piezoelétricos geram eletricidade quando forças mecânicas são aplicadas a eles. Metglas é um material magnetostritivo, o que significa que muda de forma quando é aplicado um campo magnético. Nesse caso, a mudança no formato do Metglas na presença de pulsos magnéticos fez com que o material piezoelétrico em seu interior gerasse um sinal elétrico. Os materiais que fazem isso são conhecidos como magnetoelétricos.

“Perguntamos: 'Podemos criar um material que possa ser como poeira ou que seja tão pequeno que, colocando apenas uma pitada dele dentro do corpo, você seria capaz de estimular o cérebro ou o sistema nervoso?'”, disse o autor principal, Joshua Chen. , ex-aluno de doutorado da Rice. “Com essa questão em mente, pensamos que os materiais magnetoelétricos eram candidatos ideais para uso em neuroestimulação. Eles respondem a campos magnéticos, que penetram facilmente no corpo, e os convertem em campos elétricos – uma linguagem que nosso sistema nervoso já usa para transmitir informações.”

A magnetoeletricidade já foi investigada para uso com nervos. Por exemplo, um estudo realizado em 2021 mostrou como dispositivos magnetoelétricos poderiam retransmitir sinais de um para outro sem fio, o que poderia potencialmente substituir a capacidade de sinalização de neurônios danificados. No entanto, um problema conhecido com a aplicação neurológica da magnetoelétrica é que os sinais produzidos pelos materiais, tendem a ser rápidos demais, para serem captados por outros nervos humanos.

Para resolver isso, os pesquisadores do Rice construíram ainda mais o filme magnetoelétrico, adicionando-lhe óxido de platina, háfnio e óxido de zinco. Apesar desta abordagem de materiais em camadas, o filme final ainda media apenas cerca de 200 nanômetros de espessura. (Para efeito de comparação, um fio de cabelo humano mede cerca de 90.000 nanômetros de largura).

O novo filme mede apenas 200 nanômetros de espessura

Em seguida, eles testaram o material em ratos e descobriram que ele poderia não apenas estimular os nervos periféricos dos roedores quando estavam sob anestesia, mas também restaurar a função de um nervo ciático rompido. Também provou operar cerca de 120 vezes mais rápido do que materiais similares desenvolvidos anteriormente.

Os pesquisadores não apenas acreditam que isso é promissor para neuropróteses superpequenas e potencialmente injetáveis, mas também acham que poderia ter aplicações em outros campos.

“Podemos usar este metamaterial para preencher a lacuna em um nervo quebrado e restaurar velocidades rápidas de sinal elétrico”, disse Chen. “No geral, fomos capazes de projetar racionalmente um novo metamaterial que supera muitos desafios da neurotecnologia. E o mais importante, esta estrutura para design de materiais avançados pode ser aplicada a outras aplicações, como detecção e memória em eletrônica.”

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Fonte:https://newatlas.com/medical/nanomaterial-stimulates-regrows-severed-nerves/