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Apr 21, 2023

O engenheiro

Pesquisadores da Coreia do Sul desenvolveram

Pesquisadores na Coreia do Sul desenvolveram hidrogéis condutores à base de grafeno que possuem injetabilidade e degradabilidade ajustáveis, um avanço reivindicado para promover o design e desenvolvimento de bioeletrodos implantáveis ​​avançados.

Bioeletrodos implantáveis ​​são dispositivos eletrônicos que podem monitorar ou estimular a atividade biológica, transmitindo sinais de e para sistemas biológicos vivos. Esses dispositivos podem ser fabricados usando vários materiais e técnicas, e a seleção do material certo para desempenho e biocompatibilidade é crucial. Até o momento, os bioeletrodos convencionais à base de metal estão associados a incisões dolorosas, inflamação dos tecidos, transdução de sinal ineficiente e estabilidade descontrolada em sistemas biológicos vivos.

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Os hidrogéis condutíveis ganharam força devido à sua flexibilidade, compatibilidade e excelente capacidade de interação, mas a ausência de injetabilidade e degradabilidade limitou sua conveniência de uso e desempenho em sistemas biológicos.

Agora, uma equipe liderada pelo professor Jae Young Lee, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju (GIST), desenvolveu hidrogéis condutores injetáveis ​​(ICHs) à base de grafeno que superam esses desafios. As descobertas da equipe estão detalhadas em Small.

Em uma declaração, o Prof Lee disse: "Eletrodos implantáveis ​​tradicionais freqüentemente causam vários problemas, como grande incisão para implantação e estabilidade descontrolada no corpo. são, portanto, altamente desejados."

Para sintetizar os ICHs, os pesquisadores usaram óxido de grafeno reduzido funcionalizado com tiol (F-rGO) como componente condutor devido à sua grande área de superfície e propriedades elétricas e mecânicas desejáveis. Eles selecionaram polietileno glicol funcionalizado com dimaleimida (PEG-2Mal) e diacrilato (PEG-2Ac) como pré-polímeros para facilitar o desenvolvimento de ICHs que são estáveis ​​e hidrolisáveis, respectivamente. Esses pré-polímeros foram então submetidos a reações de tioleno com poli(etilenoglicol)-tetratiol (PEG-4SH) e F-rGO.

De acordo com o GIST, ICHs feitos com PEG-2Ac eram degradáveis ​​(DICH), enquanto aqueles com PEG-2Mal eram estáveis ​​(SICH). Os pesquisadores descobriram que os novos ICHs superaram os existentes, ligando-se bem aos tecidos e registrando os sinais mais altos. Sob condições in vitro, o SICH não se degradou por um mês, enquanto o DICH apresentou degradação gradual a partir do terceiro dia.

Quando implantado na pele do camundongo, o DICH desapareceu após três dias de administração, enquanto o SICH manteve sua forma por até sete dias. Além da degradabilidade controlada, ambos os ICHs eram compatíveis com a pele.

Além disso, a equipe avaliou a capacidade dos ICHs de registrar sinais de eletromiografia in vivo em músculos e pele de ratos. Diz-se que tanto o SICH quanto o DICH registraram sinais de alta qualidade e superaram o desempenho dos eletrodos de metal tradicionais.

Os registros do SICH puderam ser monitorados por até três semanas, enquanto os sinais do DICH foram completamente perdidos após cinco dias. Esses achados sugerem a aplicabilidade dos eletrodos SICH para monitoramento de sinal de longo prazo e do DICH para uso temporário sem necessidade de remoção cirúrgica.

"Os novos eletrodos ICH baseados em grafeno desenvolvidos por nós incorporam recursos como alta sensibilidade de sinal, simplicidade de uso, invasão mínima e degradabilidade ajustável", disse o professor Lee. "Em conjunto, essas propriedades podem auxiliar no desenvolvimento de bioeletrônica avançada e bioeletrodos implantáveis ​​funcionais para uma variedade de condições médicas, como doenças neuromusculares e distúrbios neurológicos".