Uma maneira mais fácil de remover dispositivos médicos

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Aproveitando um fenômeno que leva a fraturas em metal, os pesquisadores do MIT projetaram dispositivos médicos que poderiam ser usados ​​dentro do corpo como stents, grampos ou depósitos de medicamentos, e depois quebrados com segurança quando solicitados quando não forem mais necessários.

Os pesquisadores mostraram que dispositivos biomédicos feitos de alumínio podem ser desintegrados ao serem expostos a um metal líquido conhecido como gálio-índio eutético (EGaIn). Na prática, isso pode funcionar aplicando o líquido em grampos usados ​​para manter a pele unida, por exemplo, ou administrando micropartículas de EGaIn aos pacientes.

Provocar a desintegração de tais dispositivos desta forma poderia eliminar a necessidade de procedimentos cirúrgicos ou endoscópicos para removê-los, dizem os pesquisadores.

“É um fenômeno realmente dramático que pode ser aplicado a vários ambientes”, diz Giovanni Traverso, Karl van Tassel, professor assistente de desenvolvimento de carreira de engenharia mecânica no MIT e gastroenterologista do Brigham and Women's Hospital. “O que isso permite, potencialmente, é a capacidade de ter sistemas que não requerem intervenção, como endoscopia ou procedimento cirúrgico para remoção de dispositivos.”

Traverso é o autor sênior do estudo, que aparece na Advanced Materials. Vivian Feig, pós-doutoranda do MIT, é a autora principal do artigo.

Quebrando metais

Há vários anos, o laboratório de Traverso vem trabalhando em dispositivos ingeríveis que poderiam permanecer no trato digestivo por dias ou semanas, liberando medicamentos em horários específicos.

A maioria desses dispositivos é feita de polímeros, mas recentemente os pesquisadores têm explorado a possibilidade de usar metais, mais fortes e duráveis. No entanto, um dos desafios da entrega de dispositivos metálicos é encontrar uma maneira de removê-los quando não forem mais necessários.

Para criar dispositivos que pudessem ser decompostos sob demanda dentro do corpo, a equipe do MIT se inspirou em um fenômeno conhecido como fragilização do metal líquido. Este processo tem sido bem estudado como fonte de falhas em estruturas metálicas, incluindo aquelas feitas de zinco e aço inoxidável.

“Sabe-se que certas combinações de metais líquidos podem realmente entrar nos limites dos grãos dos metais sólidos e fazer com que enfraqueçam e falhem dramaticamente”, diz Feig. “Queríamos ver se conseguiríamos aproveitar esse mecanismo de falha conhecido de forma produtiva para construir esses dispositivos biomédicos.”

Um tipo de metal líquido que pode induzir fragilização é o gálio. Para este estudo, os pesquisadores usaram gálio-índio eutético, uma liga de gálio que os cientistas exploraram para uma variedade de aplicações em biomedicina, bem como em energia e eletrônica flexível.

Para os próprios dispositivos, os pesquisadores optaram por usar alumínio, que é conhecido por ser suscetível à fragilização quando exposto ao gálio.

O gálio enfraquece metais sólidos como o alumínio de duas maneiras. Primeiro, ele pode se difundir através dos limites dos grãos do metal – linhas de fronteira entre os cristais que compõem o metal – causando a quebra de pedaços do metal. A equipe do MIT mostrou que poderia aproveitar esse fenômeno projetando metais com diferentes tipos de estruturas de grãos, permitindo que os metais se quebrassem em pequenos pedaços ou fraturassem em um determinado ponto.

O gálio também evita que o alumínio forme uma camada protetora de óxido em sua superfície, o que aumenta a exposição do metal à água e potencializa sua degradação.