O ultrassom em um chip pode monitorar os processos internos do corpo

Um minúsculo chip de computador sem fio que usa ultrassom pode ser o futuro do monitoramento do corpo humano, capaz de ser injetado no corpo para monitorar processos em tempo real, de acordo com um estudo publicado em 7 de maio na Science Advances. Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Columbia, em Nova York, desenvolveu um chip de computador do tamanho de um ácaro que pode ser implantado em partes do corpo e que usa ultrassom para monitorar a temperatura, com potencial para medir mais. O implante atua como uma sonda para detecção de temperatura em tempo real, incluindo o monitoramento da temperatura corporal e mudanças de temperatura resultantes da aplicação terapêutica do ultrassom.

O objetivo da equipe é desenvolver chips que podem ser injetados no corpo com uma agulha hipodérmica e depois se comunicar de volta para fora do corpo por meio de ultrassom, fornecendo informações sobre as características corporais que medem localmente. "Estamos trabalhando em ideias que permitem que dispositivos como esses aumentem o ultrassom, fornecendo informações dentro de uma imagem de ultrassom que não pode ser transmitida endogenamente, como pH, temperatura, identificação e quantificação de pequenas moléculas e proteínas", disse o autor sênior Kenneth Shepard, PhD.

Há um interesse crescente por dispositivos médicos implantáveis ​​miniaturizados sem fio que podem detectar processos corporais, como temperatura, pressão sanguínea, glicose e respiração, tanto para procedimentos diagnósticos quanto para terapêuticos. No entanto, a eletrônica convencional geralmente requer vários chips, embalagens, fios e transdutores externos. Freqüentemente, as baterias também são necessárias para armazenamento de energia.

Os links de comunicação de radiofrequência tradicionais não são possíveis para um dispositivo no nível micro porque o comprimento de onda eletromagnética é muito grande em relação ao tamanho do dispositivo. No entanto, ao usar ondas de ultrassom menores, a equipe pode alimentar e se comunicar com o dispositivo sem fio por meio de uma antena no topo do chip. "Nossos ciscos [chips] têm potencial para serem adaptados à detecção distribuída e localizada de outros parâmetros fisiológicos clinicamente relevantes", escreveu a equipe.

O chip tem um volume total inferior a 0,1 mm 3 , visível apenas ao microscópio. O tamanho pequeno permite que o chip seja implantado ou injetado usando técnicas minimamente invasivas com biocompatibilidade aprimorada. O sistema de chip provou ser um sucesso em modelos de mouse, de acordo com o estudo da equipe, com o dispositivo não aquecendo artificialmente os tecidos ao seu redor. "Funcionalidade em maiores profundidades de tecido pode ser alcançada com maior redução no consumo de energia do dispositivo, uma redução na frequência de operação do ultrassom e a aplicação de matriz de imagem de ultrassom bidimensional para um foco mais eficaz da energia do ultrassom para os ciscos implantados e mais eficaz captura dos sinais retroespalhados ", escreveu a equipe.

Os autores estão chamando isso de o menor sistema de chip único do mundo, que é um circuito eletrônico em funcionamento completo. Shepard disse ao AuntMinnie.com que a equipe tem planos de trabalhar em testes em humanos, mas vai precisar de uma isenção de dispositivo investigacional da Food and Drug Administration dos EUA antes que os testes possam prosseguir.

Imagem: Os engenheiros da Universidade de Columbia desenvolveram um sistema de chip único que é um circuito eletrônico funcional completo. Esses chips podem ser injetados no corpo com uma agulha hipodérmica para monitorar condições médicas. Imagem cortesia de Chen Shi e Columbia Engineering.

Fonte: https://www.auntminnie.com/index.aspx?sec=sup&sub=ult&pag=dis&ItemID=132381