Engenheiros civis ajudaram a criar os primeiros sensores autônomos do mundo para tratamento da coluna 3DNews

A fusão espinhal (ou fusão espinhal) é um procedimento cirúrgico realizado anualmente por milhões de pessoas em todo o mundo, no qual vértebras adjacentes são unidas de alguma forma. Tradicionalmente, o processo de cicatrização é monitorado por meio de raios-X e observação do paciente, exigindo consultas médicas frequentes e exposição regular à radiação. Novos sensores autoalimentados, projetados para trabalhadores da construção civil, podem ajudar a evitar esses inconvenientes.

Fonte da imagem: Universidade de Pittsburgh

Implantes sem fio geralmente dependem de baterias e componentes eletrônicos, o que limita sua vida útil e impede o tratamento online completo. Para resolver esse problema, pesquisadores da Universidade de Pittsburgh desenvolveram o primeiro implante espinhal autônomo do mundo baseado em metamateriais. O projeto, financiado pelo governo dos EUA, visa monitorar remotamente a cicatrização de lesões na coluna em tempo real para permitir uma intervenção precoce em caso de complicações.

A ideia do implante surgiu na indústria da construção civil, onde um dos pesquisadores do projeto trabalhou. Especificamente, a construção de pontes utiliza sensores que detectam mudanças nas cargas estruturais, deslocando a tensão no material. Esses sensores utilizam metamateriais — compostos artificiais complexos. Os sensores de estresse físico utilizam um circuito de camadas condutoras e não condutoras entrelaçadas que geram uma carga elétrica por meio do atrito, eliminando completamente a necessidade de energia externa.

À medida que a coluna se recupera, as vértebras suportam uma carga crescente, reduzindo a pressão sobre o sensor. Isso enfraquece o sinal do implante. Imediatamente após a cirurgia, o sinal é forte devido à alta pressão das placas terminais vertebrais sobre o sensor. Os sinais desse sensor são recebidos por um eletrodo preso na parte traseira, de onde são transmitidos para a nuvem por meio de um dispositivo vestível para análise remota por médicos.Além disso, o sensor é fabricado precisamente para as dimensões das vértebras, que são sempre únicas. Isso é possível por meio de ressonância magnética e impressão 3D.

Este implante autônomo proporciona um monitoramento conveniente do processo de cicatrização sem radiação, permitindo o monitoramento remoto contínuo e reduzindo a necessidade de radiografias e consultas médicas repetidas. O próximo passo é testar os novos sensores em animais e, se os resultados forem positivos, o método será testado em humanos.