Uma versão do implante de crânio de cerâmica desenvolvida por uma equipe de pesquisadores liderada pela UC Riverside. Crédito:David Baillot, Jacobs School Of Engineering
A cirurgia de ultrassom do cérebro tem um enorme potencial para o tratamento de doenças neurológicas e cânceres, mas obter ondas sonoras através do crânio e no cérebro não é uma tarefa fácil. Para resolver este problema, uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, A Riverside desenvolveu um implante de crânio de cerâmica por meio do qual os médicos podem fornecer tratamentos de ultrassom sob demanda e de maneira recorrente.
Intitulado "Novos implantes cranianos de zircônia estabilizada com ítria como janela acústica para terapia cerebral por ultrassom, "um artigo descrevendo a pesquisa foi publicado hoje na revista Materiais Avançados de Saúde . Guillermo Aguilar, professor e catedrático de engenharia mecânica na Bourns College of Engineering da UCR, e Javier E. Garay, professor de engenharia mecânica e aeroespacial na Escola de Engenharia Jacobs da UC San Diego, liderou o projeto com pesquisadores do Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV) do Instituto Politécnico Nacional (IPN), na Cidade do México. O artigo atual estende o trabalho que está sendo feito pela internacional UCR, projeto interdisciplinar 'Window to the Brain', uma parceria com a UC San Diego e três instituições de pesquisa no México.
O ultrassom - ondas sonoras que estão em uma frequência mais alta do que as audíveis para humanos - pode ser usado para tratar uma variedade de distúrbios cerebrais, incluindo doenças de Alzheimer e Parkinson. O ultrassom também pode ser usado para matar células cancerosas, dissolver coágulos sanguíneos durante o derrame, e abrir a barreira hematoencefálica para melhorar a administração do medicamento.
Contudo, o crânio humano, chamado de crânio, tem entre 2 e 8 mm de espessura e é relativamente denso, o que significa que a maioria das ondas sonoras são refletidas ou absorvidas antes de chegarem ao cérebro.
Para ajudar os médicos a fornecer ondas sonoras terapêuticas ao cérebro, a equipe desenvolveu e testou um material cerâmico que pode ser usado para substituir uma parte do crânio e que permite fácil, transmissão direcionada de ondas de ultrassom para o cérebro. O material, que é uma nova variação do material cerâmico Yttria Stabilized Zirconia (YSZ), é não poroso, permitindo não focalizado, ondas de ultra-som de baixa intensidade para passar.
Os materiais cerâmicos mostram uma promessa significativa porque são biocompatíveis, extremamente difícil, e resistente à quebra, tornando-os ideais para implantes. A equipe desenvolveu anteriormente um material de implante craniano YSZ para terapias baseadas em laser, que já está em testes pré-clínicos. O material atual pode ser usado para fornecer ultrassom e tratamentos baseados em laser.
Os pesquisadores da UC Riverside desenvolveram um implante craniano de cerâmica por meio do qual os médicos podem realizar tratamentos de ultrassom para doenças cerebrais e cânceres. Crédito:UC Riverside
“Esses materiais já estão sendo usados em coroas dentárias e próteses de quadril, e nossa equipe está trabalhando para estender sua aplicação ao diagnóstico e tratamento de uma ampla variedade de patologias cerebrais e distúrbios neurológicos, "Disse Aguilar.
"O desenvolvimento de um implante craniano transparente opticamente e de radiofrequência já foi uma conquista emocionante, e continuamos trabalhando para tornar esse implante uma realidade. Agora, provar que o ultrassom pode ser transmitido através do implante pode expandir ainda mais suas capacidades terapêuticas ”.
Garay da UCSD, que anteriormente presidiu o Programa de Ciência e Engenharia de Materiais da UCR, disse que as descobertas podem estender a aplicação de zircônia, um material que às vezes é chamado de "aço da cerâmica" devido à sua versatilidade.
"É importante reconhecer que a zircônia que desenvolvemos funciona bem para esta aplicação porque a projetamos para ter baixa porosidade. Porosidade, um defeito comum em cerâmicas produzidas por métodos tradicionais, deteriora significativamente a transmissão de ultrassom, como mostramos neste artigo, "Garay disse.
Além de Aguilar e Garay, contribuidores são:Mario Gutierrez, um pesquisador de pós-doutorado no grupo de Aguilar durante este projeto, e agora um bolsista de pesquisa CONACYT no Instituto Nacional de Rehabilitación, Subdirección de Investigación Tecnológica (DIIM) na Cidade do México, quem é o primeiro autor do artigo; professores Lorenzo Leija e Arturo Vera, pesquisadores do CINVESTAV del IPN na Cidade do México; e Elias Penilla, um pesquisador de pós-doutorado na UC San Diego, que concluiu o trabalho como aluno de pós-graduação na UCR.
O UCR Office of Technology Commercialization entrou com um pedido de patente para as invenções acima.
