Pesquisadores japoneses descreveram um novo dispositivo implantável do tamanho de uma moeda que pode ser usado para controlar padrões cerebrais. O dispositivo, relatado em AIP Advances , converte luz infravermelha em luz azul para controlar a atividade neural, e é o menor e mais leve biodispositivo óptico sem fio já relatado.

Durante séculos, sabe-se que os produtos químicos podem alterar o comportamento neural. O campo da optogenética provou que o comportamento neural também pode ser alterado com a simples luz. Sabe-se agora que a luz pode ativar certas proteínas no cérebro para mudar os padrões cerebrais. De acordo, cientistas implantaram dispositivos ópticos para controlar com sucesso o comportamento de roedores usando nada mais do que luz de comprimentos de onda específicos como estímulo. Contudo, os dispositivos costumam ser volumosos, semelhante a usar um capacete de futebol ou algo mais pesado, e causar desconforto e angústia aos animais.

Takashi Tokuda, professor associado do Instituto de Ciência e Tecnologia de Nara (NAIST), tem investigado maneiras de miniaturizar dispositivos ópticos implantáveis. “O tamanho é sempre o desafio. Ninguém gosta de implantes grandes, " ele diz.

A miniaturização de dispositivos implantáveis ​​foi prejudicada pela dependência do eletromagnético. Em tais dispositivos, tanto a tensão quanto a corrente diminuem com uma redução no tamanho, limitando assim o poder. Por outro lado, em dispositivos que dependem de energia fotovoltaica, a tensão permanece inalterada à medida que o tamanho é reduzido.

O novo dispositivo feito pela equipe de pesquisa do Tokuda usa um semicondutor de óxido de metal complementar que controla a energia fotovoltaica. "Integramos dois conjuntos de células fotovoltaicas em chips semicondutores. Dez células foram integradas para fornecer energia, e sete células para polarização, " ele disse.

O dispositivo inclui um chip InGan LED, o que faz com que o dispositivo emita luz azul. Uma característica mais distinta do dispositivo, Contudo, é que ele pode ser ativado com luz infravermelha. O infravermelho é usado em muitas terapias de luz, porque pode penetrar profundamente no corpo, enquanto a luz azul não pode ir muito mais fundo do que a superfície. Portanto, o dispositivo pode ser implantado vários centímetros no corpo.

Com apenas 1 mm ³ e 2,3 mg, o volume e o peso do dispositivo são quase uma ordem de magnitude do que qualquer outro dispositivo relatado, levando o Tokuda a chamá-lo de "o menor estimulador neural óptico sem fio do mundo".

Ao mesmo tempo, Tokuda reconhece que o dispositivo precisa de modificações antes de atingir seu potencial máximo.

"O dispositivo pode ser aplicado apenas para estímulos de pulso e requer um tempo de carga para cada estimulação. A maioria da optogenética usa pulsos múltiplos. Precisamos melhorar a eficiência de recepção e conversão de energia, " ele disse.