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Testado em ratos, um dispositivo eletrônico ultra fino, foi capaz de tratar arritmias cardíacas
Cientistas estadunidenses testaram, em ratos, uma “tatuagem” de grafeno que, junta ao coração, poderia diagnosticar e tratar uma arritmia. Atuando como um marca-passo futurista, o dispositivo foi capaz de fornecer sinais elétricos que mantiveram o coração bombeando corretamente, relatam os cientistas no artigo publicado no final de março na revista Advanced Materials.
O dispositivo eletrônico que foi desenvolvido é atualmente uma prova de conceito, ou seja um protótipo feito com o objetivo testar a viabilidade técnica da ideia. Mas uma versão para uso em corações humanos pode estar pronta para testes dentro de cinco anos, estima Igor Efimov, autor do estudo e engenheiro cardiovascular da Northwestern University em Chicago.
Os distúrbios do ritmo cardíaco, conhecidos como arritmias, causam morbidade significativa e são uma das principais causas de mortalidade. As arritmias cardíacas são frequentemente tratadas por dispositivos implantáveis, como marca-passos e desfibriladores, ou por terapia de ablação guiada por mapeamento eletroanatômico (procedimento realizado por meio de cateteres, considerado minimamente invasivo por não necessitar da abertura do tórax para acesso ao coração).
Efimov e seus colegas trabalharam durante anos criando dispositivos implantáveis que se adaptam ao corpo. O desafio principal dos autores era descobrir como casar eletrônicos rígidos com tecidos biológicos macios, às vezes pulsantes, como no caso do coração. Para a maioria dos marcapassos atuais, os médicos passam eletrodos em fios longos por uma veia dentro do coração. Cada vez que o coração bate, cerca de 100.000 vezes por dia, os fios se flexionam. Após muitas flexões, o dispositivo eventualmente quebra, diz Efimov. Uma solução é usar materiais ultrafinos que acompanham os movimentos do coração, como filme plástico e materiais gelatinosos.
Em 2021, Efimov viu algo que parecia promissor: um artigo sobre dispositivos de grafeno aplicados à pele como tatuagens temporárias. Ao contrário dos componentes de metal frequentemente usados em eletrônicos, o grafeno é “atomicamente fino”, diz Dmitry Kireev, engenheiro biomédico da Universidade do Texas em Austin, que desenvolveu as tatuagens de grafeno.
O grafeno é uma uma camada única de átomos de carbono dispostos em um padrão como o de favo de mel. Trata-se de um material atraente para uso biomédico pois é muito flexível, possui compatibilidade com tecidos biológicos, além de ser transparente, altamente condutor e mecanicamente forte, segundo os cientistas. Apesar disso, Kireev nunca havia colocado tatuagens de grafeno no tecido do coração antes. Efimov entrou em contato com ele e ambos se uniram para testar os dispositivos em experimentos usando corações de camundongos e dentro de ratos vivos. Nos ratos, a tatuagem no coração pode corrigir um batimento irregular enviando pulsos de eletricidade para o órgão, relatou a equipe.
As tatuagens são uma espécie de “sanduíche”: uma camada transparente de grafeno entre folhas de silicone elástico e um polímero ultra fino. Uma fita de ouro conecta o grafeno a fios que vão até uma fonte de energia, que envia eletricidade pelo dispositivo. Elas, então, podem ser transferidas, como uma daquelas tatuagens temporárias, para tecidos do corpo.
Versões futuras da tatuagem serão sem fio, diz Efimov, talvez usando uma pequena antena para captar sinais elétricos de um dispositivo externo colocado no peito de uma pessoa. E um dia, Efimov prevê eletrodos de grafeno do tamanho de grãos de arroz injetados no músculo cardíaco. Esse equipamento em miniatura poderia desempenhar funções de marca-passo sem os grandes e invasivos componentes típicos. Tudo isso pode soar como ficção científica, mas a tecnologia está quase chegando, diz Efimov. “Agora é a hora de desenvolvê-lo.”
Colaboração:
Jéssica de Moura Soares sobre a autora
Jéssica de Moura Soares é bacharel em Biotecnologia pela Universidade Federal do Ceará (UFC), Mestre e agora doutoranda em Bioquímica pela Universidade de São Paulo (USP). Se interessa por iniciativas onde a ciência ajuda a transformar o mundo em um lugar mais sustentável e igualitário. Entusiasta da divulgação científica, acredita que a ciência tem que ser de fácil acesso a todos.
Fontes e mais informações sobre o tema:
Matéria no site Science News, intitulada “A graphene “tattoo” could help hearts keep their beat”, publicada em 23/04/23. https://www.sciencenews.org/article/graphene-tattoo-heart-beat-pacemaker
