O implante flexível detecta níveis de dor e fornece estimulação elétrica direcionada sem fio

As condições de dor crônica, caracterizadas por dor persistente ou recorrente em partes específicas do corpo, podem ser altamente debilitantes e geralmente reduzem significativamente a qualidade de vida dos indivíduos que os sofrem. As estatísticas sugerem que aproximadamente 20,9% dos adultos que vivem nos Estados Unidos sofreram dor crônica em algum momento de suas vidas, enquanto 6,9% sofreram dor crônica intensa que impactou significativamente seu funcionamento e bem-estar diário.

Atualmente, a dor crônica é tratada principalmente usando medicamentos para alojamento da dor, muitos dos quais são baseados em opióides. No entanto, muitos desses medicamentos farmacêuticos são altamente viciantes e têm efeitos colaterais graves, então geralmente acabam causando mais mal do que bem.

Nos últimos anos, alguns cientistas e engenheiros tentam criar estratégias alternativas de gerenciamento de dor que não dependem de opióides e podem aliviar a dor dos pacientes sem afetar adversamente sua saúde. Uma solução proposta implica o uso de estimuladores elétricos implantáveis, dispositivos que podem ser inseridos cirurgicamente no corpo de um paciente, fornecendo sinais elétricos aos nervos ou medula espinhal para reduzir a dor que estão enfrentando.

Apesar do potencial do tratamento de condições de dor crônica, a maioria dos estimuladores elétricos implantáveis ​​existentes tem limitações significativas. De fato, esses dispositivos podem danificar o corpo de um paciente durante as cirurgias necessárias para implantá -los. Além disso, eles geralmente são caros e a bateria que os alimenta precisa ser alterada periodicamente.

Pesquisadores da Universidade do Sul da Califórnia e outros institutos desenvolveram recentemente um novo estimulador implantável flexível, sem fio e sem bateria que poderia superar algumas das limitações das soluções de gerenciamento de dor anteriormente introduzidas. Este dispositivo, introduzido em um artigo publicado em Nature Electronicsé alimentado por um transmissor de ultrassom vestível externo e também incorpora algoritmos de aprendizado de máquina que podem classificar os níveis de dor de um paciente, ajustando a intensidade da estimulação elétrica que ela oferece de acordo.

“O gerenciamento da dor crônica geralmente envolve opióides, que estão associados a efeitos colaterais graves, como o vício”, escreveram Yushun Zeng, Chen Gong e seus colegas em seu artigo.

“Os estimuladores elétricos percutâneos implantáveis ​​são uma abordagem alternativa promissora para o gerenciamento da dor. No entanto, eles são caros, podem causar danos durante a cirurgia e geralmente dependem de uma fonte de alimentação de bateria que deve ser substituída periodicamente”.

O principal objetivo deste estudo recente foi criar um estimulador elétrico implantável menos invasivo que pode reduzir a dor dos pacientes, e isso não precisa ser removido periodicamente para alterar suas baterias. O implante sem fio ultrassônico desenvolvido pelos pesquisadores é composto por um receptor piezoelétrico composto, componentes microeletrônicos e eletrodos estimulantes integrados a uma placa de circuito impressa flexível.

“Relatamos um estimulador implantável sem fio induzido por ultrassom, induzido por ultrassom, combinado com um sistema de detecção e gerenciamento de dor para gerenciamento de dor crônica personalizada”, escreveu Zeng, Gong e seus colegas.

“A energia é fornecida ao estimulador por um transmissor de ultrassom vestível. Classificamos os estímulos de dor das gravações cerebrais, desenvolvendo um modelo de aprendizado de máquina e programamos a energia acústica do transmissor de ultrassom e, portanto, a intensidade da estimulação elétrica”.

Os pesquisadores testaram seu sistema de gerenciamento da dor proposto em uma série de testes envolvendo roedores que estavam passando por níveis variados de dor. Eles descobriram que seu dispositivo previu com precisão os níveis de estresse experimentado pelo animal e adaptou os estímulos elétricos que ele entregou de acordo, diminuindo a maior parte da dor do animal.

“Mostramos que o implante pode gerar estímulos elétricos direcionados, auto-adaptativos e quantitativos para a medula espinhal de acordo com os níveis de dor classificados para o manejo da dor crônica em modelos animais de movimento livre”, escreveu Zeng, Gong e seus colegas.

No futuro, o implante sem fio ultrassônico desenvolvido por essa equipe de pesquisadores poderá ser melhorado em breve e testado em experimentos envolvendo outros animais e, eventualmente, em ensaios clínicos em humanos. Além disso, seu design subjacente pode inspirar o desenvolvimento de outros dispositivos que dependem da tecnologia de ultrassom para a mitigação da dor crônica.

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