p Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram uma miniatura, biossensor injetável de ultra-baixa potência que pode ser usado para uso contínuo, monitoramento de álcool a longo prazo. O chip é pequeno o suficiente para ser implantado no corpo logo abaixo da superfície da pele e é alimentado sem fio por um dispositivo vestível, como um smartwatch ou patch. p “O objetivo final deste trabalho é desenvolver uma rotina, dispositivo de monitoramento de álcool e drogas discreto para pacientes em programas de tratamento de abuso de substâncias, "disse Drew Hall, um professor de engenharia elétrica da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs que liderou o projeto. Hall também é afiliado ao Center for Wireless Communications e ao Center for Wearable Sensors, ambos na UC San Diego. A equipe de Hall apresentou este trabalho na Conferência de Circuitos Integrados Personalizados IEEE 2018 (CICC) em 10 de abril em San Diego.

p Um dos desafios para os pacientes em programas de tratamento é a falta de ferramentas convenientes para o monitoramento de rotina. Respiradores, atualmente a maneira mais comum de estimar os níveis de álcool no sangue, são dispositivos desajeitados que requerem iniciação do paciente e não são tão precisos, Hall observou. Um exame de sangue é o método mais preciso, mas precisa ser executado por um técnico treinado. Sensores de álcool baseados em tatuagem que podem ser usados ​​na pele são uma alternativa nova e promissora, mas podem ser facilmente removidos e são de uso único.

p "Um minúsculo sensor injetável - que pode ser administrado em uma clínica sem cirurgia - poderia tornar mais fácil para os pacientes seguirem um curso prescrito de monitoramento por longos períodos de tempo, "Hall disse.

p O chip biossensor mede aproximadamente um milímetro cúbico de tamanho e pode ser injetado sob a pele no fluido intersticial - o fluido que envolve as células do corpo. Ele contém um sensor que é revestido com álcool oxidase, uma enzima que interage seletivamente com o álcool para gerar um subproduto que pode ser detectado eletroquimicamente. Os sinais elétricos são transmitidos sem fio para um dispositivo vestível próximo, como um smartwatch, que também alimenta o chip sem fio. Dois sensores adicionais no chip medem os sinais de fundo e os níveis de pH. Estes são cancelados para tornar a leitura do álcool mais precisa.

p Os pesquisadores projetaram o chip para consumir o mínimo de energia possível - 970 nanowatts no total, o que é cerca de um milhão de vezes menos energia do que um smartphone consome ao fazer uma chamada telefônica. "Não queremos que o chip tenha um impacto significativo na vida da bateria do dispositivo vestível. E já que estamos implantando isso, não queremos que muito calor seja gerado localmente dentro do corpo ou uma bateria que seja potencialmente tóxica, "Hall disse.

p Uma das maneiras pelas quais o chip opera com potência ultrabaixa é transmitindo dados por meio de uma técnica chamada retroespalhamento. Isso ocorre quando um dispositivo próximo, como um smartwatch, envia sinais de radiofrequência para o chip, e o chip envia dados modificando e refletindo esses sinais de volta para o smartwatch. Os pesquisadores também projetaram circuitos de leitura de sensor de ultra-baixa potência para o chip e minimizaram seu tempo de medição para apenas três segundos, resultando em menor consumo de energia.

p Os pesquisadores testaram o chip in vitro com uma configuração que imitou um ambiente implantado. Isso envolveu misturas de etanol em soro humano diluído por baixo de camadas de pele de porco.

p Para estudos futuros, os pesquisadores planejam testar o chip em animais vivos. O grupo de Hall está trabalhando com a CARI Therapeutics, uma startup com base no Qualcomm Institute Innovation Space da UC San Diego, e Dra. Carla Marienfeld, um psiquiatra viciado na UC San Diego, que se especializou no tratamento de indivíduos com transtornos de abuso de substâncias, para otimizar o chip para monitoramento de reabilitação de próxima geração. O grupo de Hall está desenvolvendo versões desse chip que podem monitorar outras moléculas e drogas no corpo.

p "Esta é uma tecnologia de plataforma de prova de conceito. Mostramos que esse chip pode funcionar para o álcool, mas pretendemos criar outros que possam detectar diferentes substâncias de abuso e injetar um coquetel personalizado delas em um paciente para fornecer a longo prazo, monitoramento médico personalizado, "Hall disse.