A contínua miniaturização da eletrônica está abrindo algumas possibilidades empolgantes quando se trata do que podemos colocar em nossos corpos para monitorar e melhorar nossa saúde. Engenheiros da Universidade de Columbia demonstraram uma versão extrema dessa tecnologia, desenvolvendo o menor sistema de chip único já criado, que poderia ser implantado com uma agulha hipodérmica para medir a temperatura dentro do corpo e possivelmente muito mais.
De implantes do tamanho de joaninhas que rastreiam os níveis de oxigênio nos tecidos corporais profundos a minúsculos sensores de ” poeira neural ” que monitoram sinais nervosos em tempo real, os cientistas estão dando grandes passos no que diz respeito à funcionalidade de minúsculos dispositivos eletrônicos. O implante desenvolvido pelos engenheiros da Columbia inova como o menor sistema de chip único do mundo, que é um circuito eletrônico totalmente funcional com um volume total de menos de 0,1 mm 3 .
Isso o torna tão pequeno quanto um ácaro e apenas visível ao microscópio. O minúsculo chip exigiu algum pensamento inovador para ser feito, especialmente no que diz respeito à forma como ele se comunica e é alimentado.
Onde pequenos eletrônicos podem apresentar módulos de radiofrequência (RF) para transmitir e receber sinais de rádio eletromagnéticos, esses comprimentos de onda são muito grandes para serem usados com um dispositivo tão pequeno. Os comprimentos de onda do ultrassom, por outro lado, são muito menores em uma determinada frequência, pois a velocidade do som é muito menor do que a velocidade da luz na qual as ondas eletromagnéticas viajam. Assim, a equipe incorporou um transdutor piezoelétrico que atua como uma “antena” para alimentação sem fio e comunicação via ultrassom.
Isso se combina com um sensor de temperatura de baixa potência integrado para transformar o chip em uma sonda para detecção de temperatura em tempo real, permitindo monitorar a temperatura corporal e também as flutuações de temperatura impulsionadas pela aplicação terapêutica de ultrassom. As capacidades do implante foram demonstradas em camundongos vivos, onde foi usado para neuroestimulação por ultrassom, e até sete foram implantados em camundongos por vez por meio de injeção intramuscular com uma seringa.
Os cientistas imaginam esses tipos de chips sendo implantados no corpo humano e, em seguida, transmitindo informações sem fio sobre o que medem por meio de ultrassom. Em sua forma atual, isso é limitado à temperatura corporal, mas outras possibilidades incluem pressão arterial, níveis de glicose e função respiratória.
“Queríamos ver até onde poderíamos ultrapassar os limites de quão pequeno um chip funcional poderíamos fazer”, disse o líder do estudo Ken Shepard. “Esta é uma nova ideia de ‘chip como sistema’ – este é um chip que sozinho, com nada mais, é um sistema eletrônico completo em funcionamento. Isso deve ser revolucionário para o desenvolvimento de dispositivos médicos implantáveis miniaturizados sem fio que podem sentir coisas diferentes, ser usado em aplicações clínicas e, eventualmente, aprovado para uso humano. “
A pesquisa foi publicada na revista Science Advances .
Fonte: Columbia University
