"Como cirurgião, estou muito entusiasmado com o uso de medições coletadas com eletrônica de superfície óssea para um dia fornecer aos meus pacientes cuidados ortopédicos individualizados - com o objetivo de acelerar a reabilitação e maximizar a função após lesões traumáticas", disse o co do estudo - autor sênior Dr. David Margolis, professor assistente de cirurgia ortopédica no UArizona College of Medicine - Tucson e cirurgião ortopédico no Banner - University Medical Center Tucson.
As fraturas por fragilidade associadas a condições como a osteoporose são responsáveis por mais dias passados no hospital do que ataques cardíacos, câncer de mama ou câncer de próstata. Embora ainda não testados ou aprovados para uso em humanos, os dispositivos ósseos sem fio podem um dia ser usados não apenas para monitorar a saúde, mas também para melhorá-la, disse o co-autor sênior do estudo Philipp Gutruf, professor assistente de engenharia biomédica e Craig M. Berge membro do corpo docente da Faculdade de Engenharia.
"Ser capaz de monitorar a saúde do sistema musculoesquelético é superimportante", disse Gutruf, que também é membro do Instituto BIO5 da universidade. "Com esta interface, você basicamente tem um computador no osso. Esta plataforma tecnológica nos permite criar ferramentas de investigação para os cientistas descobrirem como o sistema músculo-esquelético funciona e usar as informações coletadas para beneficiar a recuperação e a terapia."
Como os músculos estão tão próximos dos ossos e se movem com tanta frequência, é importante que o dispositivo seja fino o suficiente para evitar irritar o tecido circundante ou se desalojar, explicou Gutruf.
"A estrutura fina do dispositivo, quase tão grossa quanto uma folha de papel, significa que ele pode se adaptar à curvatura do osso, formando uma interface estreita", disse Alex Burton, estudante de doutorado em engenharia biomédica e co-primeiro autor do estudo. "Eles também não precisam de bateria. Isso é possível usando um método de transmissão de energia e comunicação chamado comunicação de campo próximo, ou NFC, que também é usado em smartphones para pagamento sem contato".
Adesivo de cerâmica cresce até o osso
As camadas externas dos ossos mudam e se renovam, assim como as camadas externas da pele. Então, se um adesivo tradicional fosse usado para prender algo no osso, ele cairia depois de alguns meses. Para enfrentar esse desafio, o co-autor do estudo e membro do Instituto BIO5, John Szivek - professor de cirurgia ortopédica e engenharia biomédica - desenvolveu um adesivo que contém partículas de cálcio com estrutura atômica semelhante às células ósseas, usadas para proteger a superfície óssea eletrônicos até os ossos.
"O osso basicamente pensa que o dispositivo faz parte dele e cresce para o próprio sensor", disse Gutruf. "Isso permite que ele forme uma ligação permanente com o osso e faça medições por longos períodos de tempo."
Por exemplo, um médico pode anexar o dispositivo a um osso quebrado ou fraturado para monitorar o processo de cicatrização. Isso pode ser particularmente útil em pacientes com condições como a osteoporose, uma vez que frequentemente sofrem refraturas. Saber com que rapidez e quão bem o osso está cicatrizando também pode informar as decisões de tratamento clínico, como quando remover hardware temporário como placas, hastes ou parafusos.
Alguns pacientes recebem medicamentos prescritos para acelerar a cicatrização óssea ou melhorar a densidade óssea, mas essas prescrições podem ter efeitos colaterais. O monitoramento ósseo próximo permitiria que os médicos tomassem decisões mais informadas sobre os níveis de dosagem de drogas.
