Robin McKie Science editor
Um dispositivo revolucionário concebido para transformar o tratamento cirúrgico de tumores cerebrais deverá ter o seu primeiro ensaio clínico, no que os cientistas dizem que poderá ser um grande avanço médico.
O chip cerebral pode identificar células cancerígenas através de diferenças nas suas emissões elétricas em comparação com as do tecido neural saudável.
Do tamanho de um selo postal, o dispositivo é feito de grafeno, um material 200 vezes mais forte que o aço e com apenas um átomo de espessura. O grafeno foi inventado há 20 anos por cientistas da Universidade de Manchester Andre Geim e Konstantin Novoselov, que mais tarde ganharam o prêmio Nobel de 2010 em física para suas pesquisas.
Desde então, os cientistas têm trabalhado para explorar as notáveis propriedades condutoras do grafeno, a fim de desenvolver novos sensores elétricos e magnéticos e outros dispositivos. No entanto, o chip cerebral flexível – agora em testes no hospital Salford Royal – está sendo aclamado como uma inovação médica. “Este é o primeiro ensaio clínico realizado em qualquer lugar do mundo com um dispositivo médico baseado em grafeno”, disse um dos líderes da equipe, Kostas Kostarelos, professor de nanomedicina em Manchester.
O interface cérebro-computador (BCI) O dispositivo foi projetado e fabricado por uma equipe internacional de cientistas para transformar o monitoramento dos impulsos elétricos das células do cérebro usando frequências que antes não podiam ser detectadas. “A sua primeira utilização será diferenciar células cancerígenas de células saudáveis para garantir que a cirurgia em tumores cerebrais seja dirigida de forma altamente precisa”, disse Kostarelos.
Tal objetivo é de vital importância, ressaltam os médicos. Mais de 12.700 pessoas são diagnosticadas com tumores cerebrais no Reino Unido todos os anos e mais de 5.000 mortes anuais são atribuídas à doença. “Qualquer coisa que possamos fazer para melhorar essas taxas será uma grande conquista”, acrescentou.
No entanto, a equipa responsável pelo dispositivo BCI também acredita que irá ajudar os cientistas a estudar muitas outras condições – incluindo acidente vascular cerebral e epilepsia – dando-lhes uma compreensão muito maior de como os sinais eléctricos são transmitidos por células saudáveis, em comparação com células que são afectadas por condições patológicas.
“Este é um marco clínico que abre caminho para avanços tanto na decodificação neural quanto em sua aplicação como intervenção terapêutica”, disse Carolina Aguilar, cofundadora da Inbrain Neuroelectronics, empresa spin-off global que foi criada para explorar o uso de grafeno na pesquisa e tratamento do cérebro.
As células do cérebro interagem trocando impulsos elétricos, um processo subjacente aos nossos pensamentos, comportamento e percepções do mundo. No entanto, tem sido uma grande dor de cabeça para os cientistas monitorizar exactamente como estas células comunicam desta forma. “Podemos estudar alguns sinais elétricos emitidos pelas células cerebrais. No entanto, aqueles de frequência muito baixa e muito alta são muito difíceis de detectar no cérebro vivo”, disse Kostarelos.
“Atualmente, apenas aqueles em frequências médias podem ser monitorados. Crucialmente, o chip BCI pode identificar uma enorme gama de sinais elétricos no cérebro, incluindo aqueles de frequências muito altas e muito baixas.”
Para usar o dispositivo, um pedaço do crânio do paciente é removido e o minúsculo chip – que tem milhares de contatos elétricos – é colocado no topo do cérebro. Os transmissores enviam sinais eléctricos para estimular as células do cérebro e os pequenos receptores captam as suas respostas.
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“As células cancerosas não respondem à estimulação elétrica desencadeada pelo chip, em contraste com as células neuronais hospedeiras”, disse Kostarelos.
“Isso permite que uma equipe cirúrgica identifique neurônios muito próximos de um tumor e isso é extremamente importante. Se um tumor estiver localizado em partes do cérebro, como as envolvidas na fala, a equipe precisará ser particularmente cuidadosa. Guiados pelos sinais do chip de grafeno, eles podem remover as células doentes com mais precisão e confiança.”
A capacidade do chip BCI de detectar sinais de frequência muito alta e muito baixa das células cerebrais também é importante por outras razões. Com acidentes vasculares cerebrais e ataques epilépticos, sabe-se que sinais de frequência muito baixa são enviados pelas células nas partes afetadas do cérebro e esta tecnologia abre uma nova forma de explorar o que acontece imediatamente após uma pessoa sofrer um destes eventos.
“A tecnologia – que se baseia nas propriedades notáveis do grafeno – vai ajudar a direcionar intervenções cirúrgicas no cérebro e também permitir uma nova compreensão fundamental sobre como as células do nosso cérebro funcionam e interagem num estado de doença”, disse Kostarelos.