Cateteres são de suma importância para cirurgias minimamente invasivas. Eles permitem intervenções como a remoção de coágulos sanguíneos, a inserção de implantes ou a administração direcionada de medicamentos e destinam-se a ser particularmente suaves para os pacientes. Em geral, quanto menos invasivo o procedimento do cateter, menor o risco de complicações médicas e menor o tempo de recuperação.
No entanto, existem limites. Por exemplo, sensores e atuadores desenvolvidos anteriormente ainda eram integrados à mão em cateteres eletrônicos. Além disso, o controle e a colocação de cateteres no corpo são limitados, pois os minúsculos instrumentos precisam ser manobrados externamente pelo cirurgião em um ambiente complexo ou colocados com auxílio robótico. Isso tem desvantagens significativas para a miniaturização e o uso de estruturas flexíveis que precisam se adaptar ao corpo para uso particularmente suave em cirurgia. Também tem sido difícil integrar sensores e funções adicionais em microcateteres, o que dificulta suas aplicações potenciais.

Sob a supervisão do Prof. Dr. Oliver G. Schmidt, chefe da Cátedra de Sistemas de Materiais para Nanoeletrônica, designado Diretor Científico do Centro de Materiais, Arquiteturas e Integração de Nanomembranas (MAIN) da Universidade de Tecnologia de Chemnitz e ex-diretor da Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (IFW Dresden), cientistas do IFW Dresden em cooperação com o Max Planck Institute for Molecular Cell Biology and Genetics (CBG) apresentaram agora o menor microcateter microeletrônico flexível do mundo.

Funções inteligentes tão finas quanto um cabelo:novo tipo de ferramenta biomédica

Nesta ferramenta microeletrônica inteligente para cirurgia minimamente invasiva, os componentes eletrônicos para sensores e atuadores já estão integrados à parede do cateter desde o início. "Devido ao método especial de fabricação, os componentes eletrônicos incorporados não afetam o tamanho de nossos cateteres, que podem ser tão finos quanto um fio de cabelo", diz Boris Rivkin, principal autor do estudo, que está cursando doutorado na Universidade de Tecnologia de Chemnitz e sua dissertação na Leibniz IFW Dresden. Os instrumentos têm um diâmetro minúsculo de apenas 0,1 mm e também são caracterizados por sua flexibilidade, resiliência e alta biocompatibilidade. "O uso de tecnologias de microchip para fabricar os microcateteres nos permite gerar tipos completamente novos de ferramentas biomédicas e multifuncionais", acrescenta o Prof. Schmidt. Essas ferramentas inteligentes podem ser usadas, por exemplo, em tratamentos minimamente invasivos de aneurismas, malformações vasculares ou cirurgia pancreática.

A equipe de pesquisa relata o menor Cateter Microeletrônico do Mundo em uma publicação intitulada "Microcateteres eletronicamente integrados baseados em filmes de polímeros automontáveis" na edição atual da revista Science Advances .

Flexível e equipado para diversas aplicações:Novas aplicações para cirurgias minimamente invasivas

O Prof. Schmidt e sua equipe integraram sensores magnéticos para navegação e posicionamento no microcateter. Como uma bússola, esse rastreamento depende de campos magnéticos fracos em vez de radiação prejudicial ou agentes de contraste e, portanto, seria aplicável em tecidos profundos e sob materiais densos, como ossos do crânio.

O microcateter microeletrônico integra um canal para fluidos. Através deste sistema microfluídico, drogas ou agentes embólicos líquidos podem ser entregues diretamente ao ponto de uso. A ponta do cateter está equipada com um pequeno instrumento de preensão que permite que o cateter agarre e mova objetos microscópicos. A remoção de pequenas amostras de tecido ou coágulos sanguíneos são sugeridas como aplicações potenciais. Este uso altamente flexível de microeletrônica embarcada é possibilitado por componentes eletrônicos integrados baseados na tecnologia Swiss-Roll Origami. Por essa tecnologia, a equipe pode construir circuitos de sensores e atuadores microeletrônicos altamente complexos em um chip, que são então acionados para se enrolarem em uma estrutura de microtubos Swiss-Roll. Os múltiplos enrolamentos da arquitetura Swiss-Roll aumentam significativamente a área de superfície utilizável e integram monoliticamente sensores, atuadores e microeletrônicos na parede compacta do microcateter tubular.

O Prof. Schmidt e sua equipe são pioneiros nesta tecnologia há algum tempo. Filmes de polímeros extremamente finos e moldáveis ​​provaram ser úteis para uma arquitetura de microtubos que pode se adaptar geometricamente a outros objetos, por exemplo, implantes de manguito como interfaces bioneurais. Outro cenário de aplicação visado por esta tecnologia são os micromotores catalíticos e plataformas de componentes eletrônicos para a criação de robôs nadadores microeletrônicos.

O microcateter microeletrônico preenche a lacuna entre os instrumentos aprimorados eletronicamente e os requisitos de tamanho das intervenções vasculares em anatomias submilimétricas. No futuro, funções de sensor adicionais podem ser integradas, expandindo a gama de aplicações potenciais. Por exemplo, são concebíveis sensores para análise de gases no sangue, detecção de biomoléculas e detecção de parâmetros fisiológicos, como pH, temperatura e pressão sanguínea. Aplicações inteiramente novas e flexíveis para cirurgias minimamente invasivas estão chegando ao reino das possibilidades. + Explorar mais

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