Adoçante comum de goma de mascar pode substituir aditivos tóxicos em hidrogéis médicos

Imagine tratar doenças crônicas não com pílulas, mas com implantes eletrônicos macios e flexíveis integrados perfeitamente ao corpo. Os materiais para esses implantes já existem – eles só precisavam de um toque doce.

Os implantes eletrônicos são comumente usados ​​para diagnosticar e tratar várias doenças e restaurar funções motoras e sensoriais perdidas. Os hidrogéis condutores aumentam a condutividade e flexibilidade elétrica de um implante no corpo, melhorando a eficácia geral dos implantes eletrônicos. No entanto, os hidrogéis tradicionais eletricamente condutores contêm aditivos tóxicos que podem ter impactos negativos nos pacientes após o uso a longo prazo.

Em um estudo recente publicado em Avanços científicosos pesquisadores liderados pelo Dr. Limei Tian relataram uma solução doce para esse problema: substituindo esses aditivos tóxicos por D-Sorbitol, uma alternativa de açúcar seguro comumente encontrado na goma de mascar.

“Estamos entusiasmados com o potencial de criar dispositivos bioeletrônicos que agem como extensões do corpo – à base, seguras e integradas ao tecido natural”, disse Tian, ​​professor associado do Departamento de Engenharia Biomédica e BMEN Excellence, da Texas A&M University. “Esses dispositivos podem revolucionar tratamentos para distúrbios neurológicos, paralisia e dor crônica, tornando os implantes de longo prazo mais viáveis ​​e eficazes”.

Os pesquisadores usaram o D-Sorbitol para desenvolver hidrogéis macios e elásticos, que são mais adequados para o corpo do que materiais rígidos. Eles podem se conformar a tecidos delicados, como nervos e músculos, o que reduz a incompatibilidade mecânica e reduz o risco de rejeição imune.

Este novo material novo pode ser usado em uma ampla gama de dispositivos neurais, incluindo implantes cerebrais para o tratamento da doença de Parkinson e epilepsia e interfaces nervosas para ajudar a restaurar o movimento em pacientes com lesões na medula espinhal. Esses hidrogéis têm o potencial de serem usados ​​em biossensores vestíveis para monitoramento contínuo da saúde, pele eletrônica para próteses e robótica suave com sensibilidade ao toque.

“Este material biocompatível torna os implantes eletrônicos mais seguros para o corpo e aprimora muito seu desempenho eletrônico, abrindo caminho para uso mais confiável e de longo prazo em dispositivos médicos”, disse Md Saifur Rahman, Ph.D. estudante no laboratório de Tian e um autor primário deste trabalho.

Os desafios na criação de um hidrogel condutor incluem biocompatibilidade e estabilidade a longo prazo. Muitos implantes desencadeiam respostas imunes adversas que levam a cicatrizes de tecido e falha do dispositivo. Os materiais e dispositivos devem permanecer funcionais por anos – idealmente por toda a vida – sem degradação ou prejudicar o tecido circundante.

Ao substituir os aditivos tóxicos por D-sorbitol, os hidrogéis terão aumento da biocompatibilidade devido ao risco reduzido de respostas imunes negativas e rejeição de dispositivos.

“Nosso objetivo era criar um material totalmente biocompatível, livre de aditivos tóxicos, que supera materiais tradicionais como a platina. E o fez: nossos eletrodos de hidrogel demonstraram uma maior capacidade de armazenar e fornecer carga elétrica que a platina, uma característica fundamental para a estimulação neural eficaz”, disse Tian.

A equipe testou seus hidrogéis recém -desenvolvidos em ratos com resultados bem -sucedidos. Os hidrogéis exibem propriedades mecânicas e químicas comparáveis ​​aos tecidos biológicos, reduzindo o risco de reações imunológicas adversas em pacientes. Antes dos testes em humanos, os pesquisadores planejam refinar ainda mais as propriedades dos hidrogéis e avaliar sua estabilidade a longo prazo em grandes modelos animais.

A equipe de pesquisa planeja colaborar com médicos e parceiros do setor para traduzir esse material em dispositivos médicos do mundo real. Seu objetivo final é criar interfaces neurais de próxima geração que melhorem os resultados dos pacientes e ultrapassem os limites da tecnologia médica.

O Dr. Feng Zhao, professor do Departamento de Engenharia Biomédica e Dr. Hangee Park, professor adjunto do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação colaborou no projeto.

O estudo também incluiu colaboradores da Faculdade de Medicina da Texas A&M e da Faculdade de Medicina Veterinária e Ciências Biomédicas. A Dra. Michelle Hook, professora associada da Faculdade de Medicina, e Dra. Yava Jones-Hall, professora associada da Faculdade de Medicina Veterinária e Ciências Biomédicas, examinaram ainda mais os hidrogéis para sua aplicabilidade à medicina humana e veterinária.

“Sou um patologista veterinário certificado pelo conselho e analisei as seções transversais histológicas dos nervos”, disse o Dr. Jones-Hall. “Descobri significativamente mais inflamação no tecido perineuronal com implantes contendo platina do que havia nervos vizinhos com implantes de hidrogel eletricamente condutores. Esses resultados apoiaram as conclusões do Dr. Tian”.