Cílios robóticos detectam e monitoram doenças das vias aéreas

Um sistema de cílios artificiais (não visíveis a olho nu) monitora as condições de muco nas vias aéreas humanas para detectar ou monitorar uma série de doenças graves.
[Imagem: Vanderbilt University]

Cílios artificiais

Pesquisadores desenvolveram um sistema de cílios artificiais que é capaz de monitorar as condições do muco nas vias aéreas humanas para detectar infecções, obstruções das vias aéreas ou a gravidade de doenças como fibrose cística (FC), doenca-pulmonar-obstrutiva-cronica (DPOC) e câncer de pulmão.

Os cílios são estruturas celulares filamentosas, finas e curtas, que se projetam da superfície de muitas células e bactérias. São como pequenos "braços" que se movimentam de forma coordenada, realizando funções importantes para o organismo, como se movimentar ou capturar alimento.

Imitando a capacidade de detecção dos cílios biológicos, Yusheng Wang e colegas da Universidade Vanderbilt (EUA) desenvolveram uma nova tecnologia para detectar condições do muco, incluindo a viscosidade e espessura da camada, que são biomarcadores cruciais para determinar a gravidade de várias doenças.

"O mecanismo de detecção da viscosidade do muco aproveita campos magnéticos externos para acionar um cílio artificial magnético e detectar sua forma usando um extensômetro flexível," explicaram os pesquisadores. "Além disso, construímos um cílio artificial com capacitância para detectar a espessura da camada de muco, oferecendo autocalibração exclusiva, sensibilidade ajustável e alcance, tudo habilitado por campos magnéticos externos, gerados por um sistema de atuação magnética vestível."

Monitoramento em tempo real

Os pesquisadores testaram o sistema implantando os sensores de forma independente ou em conjunto com um stent de via aérea dentro de uma traqueia artificial e na traqueia de ovelhas. Os sinais de detecção são transferidos sem fio para um celular ou para a nuvem, para posterior análise de dados e diagnóstico de doenças.

"Os mecanismos e dispositivos de detecção propostos abrem caminho para o monitoramento em tempo real das condições de muco, facilitando a detecção precoce de doenças e fornecendo alertas de permeabilidade do stent, permitindo assim intervenções oportunas e cuidados personalizados," de acordo com a equipe.

Monitorar continuamente as condições das vias aéreas humanas é crucial para intervenções oportunas, especialmente quando são implantados stents de vias aéreas, para aliviar a obstrução das vias aéreas centrais no câncer de pulmão e outras doenças. Em particular, as condições do muco oferecem biomarcadores importantes para indicar inflamação e permeabilidade do stent, mas que hoje são difíceis de monitorar. Os métodos atuais - dependentes de imagens de tomografia computacional e inspeção de broncoscópio - apresentam riscos devido à radiação e não têm a capacidade de fornecer feedback contínuo em tempo real fora dos hospitais.