Pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon, nos Estados Unidos, desenvolveram uma nova geração de sondas neurais fabricadas em aço inoxidável. Batizados de steeltrodes, os dispositivos foram projetados para alcançar regiões profundas do cérebro com menor risco de quebra e capacidade de registrar sinais de diferentes grupos de neurônios.
A inovação procura superar uma limitação encontrada nas sondas de silício. Embora esse material permita produzir dispositivos pequenos e com elevada densidade de eletrodos, sua fragilidade torna mais difícil a utilização de sondas longas e extremamente finas. Durante a introdução no cérebro, o silício pode se romper e deixar fragmentos no tecido.
No dispositivo desenvolvido pelos pesquisadores, o aço inox funciona como uma base resistente para a integração dos microeletrodos responsáveis pela captação da atividade neural. O trabalho foi publicado na revista científica Nature Communications.
A equipe empregou o aço inoxidável 316, material conhecido por sua resistência à corrosão, biocompatibilidade e utilização consolidada em diferentes aplicações médicas, incluindo implantes, próteses e stents.
Uma das principais vantagens está na resistência à fratura. De acordo com o estudo, o inox 316 apresenta tenacidade à fratura de 112 a 278 MPa√m, enquanto a do silício fica entre 0,7 e 0,9 MPa√m. Na prática, isso significa que o inox consegue suportar tensões muito maiores antes de se romper.
A rigidez do material também permite que a sonda seja introduzida sem a necessidade de camadas adicionais para endurecimento. Ao mesmo tempo, o dispositivo pode ser conectado a um cabo flexível, reduzindo as forças provocadas pelos pequenos movimentos naturais do cérebro.
Com essa configuração híbrida, os pesquisadores procuram combinar a estabilidade necessária para alcançar regiões profundas com flexibilidade na parte responsável pela conexão aos equipamentos de leitura.
Os protótipos apresentados no estudo chegaram a 8 centímetros de comprimento, com seção transversal de apenas 140 por 280 micrômetros. Um micrômetro corresponde à milésima parte de um milímetro.
Apesar das dimensões reduzidas, as sondas podem receber de 16 a 100 canais de gravação, distribuídos de acordo com a região cerebral que será investigada. Essa possibilidade de personalização permite modificar o tamanho, o espaçamento e a disposição dos microeletrodos.
A fabricação utiliza um processo desenvolvido para integrar várias camadas de componentes sobre a superfície do inox. Segundo os autores, a técnica pode ser repetida em escala maior, diferentemente de determinadas sondas metálicas montadas manualmente, cuja produção é mais demorada, cara e sujeita a limitações na quantidade de canais.
As sondas neurais são utilizadas para registrar ou estimular eletricamente regiões específicas do cérebro. Essas informações ajudam pesquisadores a compreender o funcionamento das redes neurais e podem auxiliar médicos na localização de áreas associadas a determinadas doenças.
Entre as possíveis aplicações futuras dos steeltrodes estão o mapeamento da atividade cerebral durante cirurgias de epilepsia e o posicionamento de dispositivos de estimulação cerebral profunda. Essa forma de estimulação já é utilizada no tratamento de condições como a doença de Parkinson.
A expectativa dos pesquisadores é que várias sondas possam ser empregadas simultaneamente para registrar diferentes regiões do cérebro com alta resolução. Essa configuração poderia oferecer uma visão mais abrangente da comunicação entre as áreas cerebrais.
Embora os resultados sejam promissores, a tecnologia ainda não foi apresentada como um dispositivo aprovado para utilização clínica em pacientes. Os testes divulgados foram realizados em animais, e a aplicação humana dependerá de estudos adicionais de segurança, desempenho e comportamento do material em implantes de longa duração.
