p É uma noção que pode ser extraída das páginas de um romance de ficção científica - dispositivos eletrônicos que podem ser injetados diretamente no cérebro, ou outras partes do corpo, e tratar de tudo, desde distúrbios neurodegenerativos à paralisia. p Parece improvável, até você visitar o laboratório de Charles Lieber.

p Uma equipe de pesquisadores internacionais, liderado por Lieber, o Mark Hyman, Professor Jr. de Química, uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um método para fabricar andaimes eletrônicos em nanoescala que podem ser injetados por meio de seringa. Uma vez conectado a dispositivos eletrônicos, os andaimes podem ser usados ​​para monitorar a atividade neural, estimulam tecidos e até promovem regenerações de neurônios. O estudo é descrito em um artigo de 8 de junho em Nature Nanotechnology .

p Contribuindo para o trabalho estavam Jia Liu, Tian-Ming Fu, Zengguang Cheng, Guosong Hong, Tao Zhou, Lihua Jin, Madhavi Duvvuri, Zhe Jiang, Peter Kruskal, Chong Xie, Zhigang Suo, Ying Fang

p "Acho que isso tem potencial para ser revolucionário, "Lieber disse." Isso abre uma fronteira completamente nova onde podemos explorar a interface entre as estruturas eletrônicas e a biologia. Nos últimos trinta anos, pessoas fizeram melhorias incrementais em técnicas de microfabricação que nos permitiram fazer sondas rígidas cada vez menores, mas ninguém abordou essa questão - a interface eletrônica / celular - no nível em que a biologia funciona. "

p A ideia de fundir o biológico com o eletrônico não é nova para Lieber.

p Em um estudo anterior, cientistas no laboratório de Lieber demonstraram que os andaimes podem ser usados ​​para criar tecido "ciborgue" - quando células cardíacas ou nervosas são cultivadas com andaimes embutidos. Os pesquisadores puderam então usar os dispositivos para registrar os sinais elétricos gerados pelos tecidos, e para medir as mudanças nesses sinais à medida que administram drogas cardio ou neuroestimulantes.

p "Fomos capazes de demonstrar que poderíamos fazer esse arcabouço e cultivar células dentro dele, mas não tínhamos realmente uma ideia de como inserir isso em um tecido pré-existente, "Lieber disse." Mas se você quiser estudar o cérebro ou desenvolver as ferramentas para explorar a interface cérebro-máquina, você precisa colocar algo no corpo. Ao liberar o andaime eletrônico completamente do substrato de fabricação, notamos que era quase invisível e muito flexível como um polímero e podia ser literalmente sugado por uma agulha de vidro ou pipeta. De lá, nós simplesmente perguntamos, seria possível entregar a malha eletrônica por injeção de agulha de seringa, um processo comum para entrega de muitas espécies em biologia e medicina - você pode ir ao médico e injetar isso e você está conectado. '"

p Embora não sejam as primeiras tentativas de implantar componentes eletrônicos no cérebro - a estimulação cerebral profunda tem sido usada para tratar uma variedade de distúrbios por décadas - os andaimes nanofabricados operam em uma escala completamente diferente.

p "As técnicas existentes são cruas em relação à forma como o cérebro é conectado, " Lieber explained. "Whether it's a silicon probe or flexible polymers...they cause inflammation in the tissue that requires periodically changing the position or the stimulation. But with our injectable electronics, it's as if it's not there at all. They are one million times more flexible than any state-of-the-art flexible electronics and have subcellular feature sizes. They're what I call "neuro-philic" - they actually like to interact with neurons.."

p Despite their enormous potential, the fabrication of the injectable scaffolds is surprisingly easy.

p "That's the beauty of this - it's compatible with conventional manufacturing techniques, " Lieber said.

p The process is similar to that used to etch microchips, and begins with a dissolvable layer deposited on a substrate. To create the scaffold, researchers lay out a mesh of nanowires sandwiched in layers of organic polymer. The first layer is then dissolved, leaving the flexible mesh, which can be drawn into a syringe needle and administered like any other injection.

p After injection, the input/output of the mesh can be connected to standard measurement electronics so that the integrated devices can be addressed and used to stimulate or record neural activity.

p "These type of things have never been done before, from both a fundamental neuroscience and medical perspective, " Lieber said. "It's really exciting - there are a lot of potential applications."

p Going forward, Lieber said, researchers hope to better understand how the brain and other tissues react to the injectable electronics over longer periods.

p Harvard's Office of Technology Development has filed for a provisional patent on the technology and is actively seeking commercialization opportunities.

p "Having those results can prove that this is really a viable technology, " Lieber said. "The idea of being able to precisely position and record from very specific areas, or even from specific neurons over an extended period of time - this could, Eu penso, make a huge impact on neuroscience."