Retina artificial baseada em folhas de grafeno e materiais 2D

Por Keli Seidel – UTFPR – kelifisica.com.br

Não é nenhuma novidade o fato de cientistas tentarem desenvolver dispositivos (optoeletrônicos, óticos ou mecânicos) capazes de substituir partes do corpo humano que tenham sofrido algum tipo de dano irreversível. São velhos exemplos disso o marcapasso cardíaco, stent para angioplastia, implante coclear etc. Apesar de tantos avanços tecnológicos gerados nos últimos anos, algumas situações, onde se busca imitar tecidos, músculos, nervos ou até mesmo órgãos do corpo humano, ainda são consideradas pesquisas científicas de alto grau de complexidade. Além do dispositivo a ser inserido no corpo humano precisar imitar ao máximo a funcionalidade da parte natural, esse precisa de características fundamentais, como a bio-compatibilidade, para que o corpo não gere rejeição e adaptação à anatomia do corpo, se adaptando à superfície/curvaturas de onde será implantado.

Figura 1: Diagrama simplificado das partes do olho humano

De modo geral, os bio-tecidos são macios, curvilíneos e dinâmicos, enquanto muitos dos dispositivos eletrônicos são baseados em substratos duros, planares e frágeis. Porém, a revolução advinda da eletrônica orgânica tem trazido a possibilidade de desenvolvimento de dispositivos flexíveis e bio-compatíveis capazes de se adaptar a qualquer curva da anatomia humana. Baseados nesses estudos, cientistas americanos e sul coreanos desenvolveram um dispositivo optoeletrônico capaz de converter luz em sinal elétrico com o intuito de substituir a retina danificada de um ser vivo por uma retina artificial. Apenas lembrando que, em nosso corpo, a retina está localizada na parte posterior do olho (veja Figura 1). Ela possui células fotorreceptoras denominadas bastonetes (que funcionam com pouca luz gerando imagens em preto e branco) e cones (que são acionados quando há bastante luz e nos dão a capacidade de ver cores e detalhes de objetos). Esses fotorreceptores são responsáveis por converter o sinal de luz em sinais capazes de serem transportados através do nervo óptico. Na sequência, nosso cérebro, que é uma máquina fantástica, recebe esses impulsos e decodifica-os em imagens visuais. Porém, doenças como degeneração macular, retinopatia diabética e retinite pigmentosa podem danificar ou destruir o tecido da retina, levando à perda parcial da visão ou cegueira completa. Portanto, a possibilidade de substituir essa camada do olho por uma retina artificial pode trazer grande conforto às milhões de pessoas que se acometeram desse problema.

Talvez você mesmo, caro(a) leitor(a), tenha lido que já existem implantes de retina à disposição capazes de recuperar um mínimo de visão para alguns pacientes. Porém, esses implantes são baseados em silício, resultando em dispositivos não flexíveis e difíceis de se adaptarem à curvatura natural da retina. Assim, o fato de pesquisadores conseguirem desenvolver um dispositivo baseado em poucas folhas de grafeno (material 2D) e dissultafo de molibdênio, junto a outros materiais flexíveis, torna esse estudo um grande avanço na área. Esta combinação de materiais resultou em um dispositivo muito fino, flexível e bio-compatível junto a uma eficiência na formação de imagens. Essas qualidades contornam os problemas frequentes causados pelas atuais retinas artificiais já comercializadas, baseadas em eletrônica inorgânica (não flexível), que formam imagens borradas ou distorcidas e, em longo prazo, podem causar tensão ou danos ao tecido ocular circundante.

Essa retina artificial baseada em grafeno já foi testada inclusive in vivo. Previamente, um camundongo com danos na retina natural foi exposto a certa estimulação de luz e nenhuma excitação dos nervos ópticos foi detectada, constatando que ele estava cego. Essa detecção é feita através de eletrodos implantados no córtex visual do animal. Na sequência, a retina natural foi substituída por um implante de retina artificial flexível capaz de se adaptar à curvatura da superfície ocular. Lembrando que essa retina artificial possui o papel de transformar a luz (imagem) captada em um sinal elétrico adequado para ser captado no nervo ótico. Há também um circuito eletrônico acoplado à retina artificial, capaz de processar digitalmente a luz captada, estimular a retina e, posteriormente, coletar/gravar sinais neurais do córtex visual. Por si só, essa etapa da pesquisa já exige muita tecnologia. Por fim, a comprovação de que a retina artificial está desenvolvendo seu papel foi comprovada com a estimulação detectada pelo eletrodo implantado no nervo ótico do camundongo. Portanto, o camundongo foi capaz de recuperar sua visão.

As próximas etapas do estudo englobam: (i) A possibilidade de maior resolução da imagem detectada. Na prática, isso significa que se você olhar para uma maçã, você identificará o perfil de uma maçã e não apenas um borrão em forma aproximadamente circular, e; (ii) Desenvolvimento de protótipo de retina artificial biocompatível, capaz de imitar com sucesso as características estruturais do olho humano. Com certeza os resultados dessas pesquisas estão dando um grande passo na direção do desenvolvimento da próxima geração de próteses de retina bio-eletrônicas.

Para saber mais, acesse o artigo original, clicando aqui

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