Eletrônicos biodegradáveis permitem que dispositivos médicos — como sistemas de administração de medicamentos, marcapassos ou implantes neurais — se degradem com segurança em materiais que são absorvidos pelo corpo depois que não são mais necessários. Mas se os dispositivos solúveis em água se degradam muito rápido, eles não conseguem cumprir seu propósito. Agora, pesquisadores desenvolveram a capacidade de controlar a taxa de dissolução desses eletrônicos biodegradáveis experimentando elementos dissolvíveis, como enchimentos inorgânicos e polímeros, que encapsulam o dispositivo. "Eletrônicos biodegradáveis permitem que os pacientes passem por uma cirurgia em vez de duas, pois não precisam passar por uma segunda operação para remover o implante uma vez que ele esteja no lugar, mas ainda precisamos que o dispositivo dure o suficiente para cumprir seu propósito médico", disse Ankan Dutta, coautor do artigo, aluno de doutorado em ciências da engenharia e mecânica e membro do Cross Disciplinary Neural Engineering Training Program na Penn State. "Neste trabalho, desenvolvemos uma estratégia de encapsulamento que permite que um dispositivo permaneça no corpo sem se degradar por mais de 40 dias, mantendo suas propriedades mecânicas, o que supera dispositivos relatados anteriormente." Encapsular um dispositivo biodegradável usando cargas à base de óxido de zinco ou dióxido de silício permite que o dispositivo se decomponha mais lentamente e, portanto, funcione por períodos mais longos, explicou Dutta.
Dutta usou software de modelagem para determinar como o uso de diferentes materiais e designs impactou o início da degradação do implante eletrônico no corpo. Ele e a equipe descobriram que revestir o dispositivo com flocos de dióxido de silício funcionou melhor para controlar a taxa de degradação. Por meio da modelagem, Dutta também determinou como a proporção entre largura e espessura do encapsulamento, ou proporção de aspecto, desempenhou um papel na previsão do início da degradação do dispositivo. "Basicamente, podemos ajustar a rapidez com que um dispositivo se degradará com base na proporção, nos tipos de materiais usados e em quantos preenchimentos foram usados", disse Dutta. "Estamos alcançando o que chamamos de 'eletrônica transitória sob demanda', onde controlamos passivamente a rapidez com que um implante se degrada dentro de um corpo com base em seus materiais." Colaboradores da Universidade da Coreia (KU), liderados pelo coautor Suk-Won Hwang, professor associado da Escola de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Convergentes do Instituto de Ciência e Tecnologia da Coreia (KIST), usaram as simulações de Dutta para fabricar um protótipo de um implante biodegradável. "Uma abordagem de encapsulamento biodegradável de alta eficiência pode aumentar significativamente a vida útil funcional de dispositivos eletrônicos, que consistem em uma matriz de polímero biodegradável e um enchimento orgânico biodegradável, para criar uma solução composta dispersa", disse Hwang. "A solução composta foi moldada em um filme, permitindo produção em larga escala sem tratamentos adicionais, aumentando sua aplicabilidade prática." Em pesquisas anteriores, que Dutta descreveu em um artigo de revisão que ele coescreveu com Cheng e publicou na Nanoscale em 2023, os pesquisadores exploraram a degradação ativa de implantes. Na degradação ativa, os pesquisadores usam sistemas de terceiros, como ultrassom ou tecnologia de luz, para acionar um dispositivo para quebrar de fora do corpo — no entanto, eles descobriram que a prática pode ser custosa e difícil em ambientes clínicos. "Dispositivos que se degradam passivamente por conta própria, sem o uso de sistemas de terceiros, são baratos e mais viáveis para uso em um ambiente de atendimento ao paciente no futuro", disse Dutta.
Fonte: https://www.sciencedaily.com
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