MADRID 2 out. (EUROPA PRESS) -
Uma equipe do Instituto de Microeletrônica de Barcelona (IMB-CNM), do Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha (CSIC), e da Universidade Autônoma de Barcelona projetou um microdispositivo que converte o movimento do próprio tecido em impulsos elétricos capazes de estimular as células de forma localizada.
Conforme explicou o CSIC em um comunicado, esse avanço abre novas possibilidades para terapias sem fio de estimulação controlada de células por meio de impulsos elétricos (eletromodulação), com aplicações potenciais no futuro em doenças degenerativas, neurológicas ou musculares, bem como em processos de regeneração e cura.
Para testar o dispositivo, que ainda está em fase experimental, foram utilizadas culturas de células, onde foi demonstrada sua capacidade de induzir respostas elétricas localizadas, ou seja, em regiões muito específicas, sem a necessidade de fios, baterias ou cirurgias profundas, de acordo com os resultados do estudo publicado na revista 'Advanced Science'.
O dispositivo consiste em minúsculas partículas de silício, de tamanho semelhante ao de uma célula, que são revestidas com uma camada de óxido de zinco. Esse material tem uma propriedade especial chamada piezoeletricidade, que lhe permite gerar pequenos campos elétricos quando é deformado, por exemplo, sob pressão ou movimento. Essa propriedade permite que o dispositivo seja ativado pelos movimentos das células do tecido onde está localizado, sem a necessidade de fontes externas de energia.
"O processo de fabricação do microdispositivo oferece grande versatilidade, pois nos permite ajustar tanto o tamanho das partículas de silício quanto as dimensões das nanofolhas, facilitando sua adaptação aos diferentes requisitos de estimulação de cada tipo de célula", explica Laura Lefaix, pesquisadora de pré-doutorado do IMB-CNM e primeira autora do estudo.
INDUZINDO RESPOSTAS CELULARES
A pesquisa demonstrou que o dispositivo pode gerar um campo elétrico suficiente para induzir respostas celulares, como o aumento do cálcio intracelular, que é um indicador de ativação. Para isso, a espessura e a forma das nanofolhas de óxido de zinco (folhas com espessura de milionésimos de milímetro) foram otimizadas para serem suficientemente sensíveis ao movimento celular, mas também estruturalmente estáveis.
Além de sua capacidade de estimular as células, o estudo abordou um aspecto fundamental para sua aplicação terapêutica, ou seja, a internalização das células. Quando um dispositivo é muito pequeno, ele pode ser absorvido pelas células, o que dificulta o controle de seu efeito e pode alterar os processos internos. Neste trabalho, três tamanhos diferentes de micropartículas foram testados em dois tipos de células ósseas: osteoblastos saudáveis e células tumorais de osteossarcoma.
Os resultados mostraram que as células tumorais absorveram até 50% dos dispositivos menores, enquanto as células saudáveis absorveram menos de 10%. Essa diferença se deve ao fato de as células tumorais terem mecanismos de absorção mais ativos, como a macropinocitose, que permite que elas absorvam partículas maiores. Em contrapartida, as células saudáveis tendem a manter os dispositivos do lado de fora, em contato com a membrana celular, o que permite uma estimulação mais controlada e segura.
De acordo com os pesquisadores, esse controle sobre a localização do dispositivo, de modo que ele permaneça fora da célula, é essencial para garantir que o campo elétrico atue na membrana celular, que regula as funções gerais (proliferação ou diferenciação celular) e as específicas do tecido (contração muscular ou transmissão de impulsos nervosos).
Esse trabalho representa uma etapa importante para o desenvolvimento de terapias elétricas de alta precisão com menos efeitos colaterais. Além disso, sua compatibilidade com as tecnologias MEMS (sistemas microeletromecânicos) permite que sensores, atuadores ou circuitos de controle sejam incorporados em plataformas miniaturizadas, uma versatilidade que abre a porta para fornecer a esse dispositivo em desenvolvimento funcionalidades adicionais, como a capacidade de responder a estímulos externos, como ultrassom, ou de registrar informações sobre o ambiente celular.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático