Bisturi sônico corta com feixe de som ultrafino

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/01/2013

No alto, a camada de polímero e nanotubos de carbono que amplifica o efeito optoacústico. Embaixo, esquema de funcionamento do bisturi sônico.
[Imagem: Baac et al./NSR]

Sons cortantes

Uma lente comum focaliza a luz em um ponto.

Mas basta recobri-la com nanotubos de carbono para que ela faça algo bem mais interessante: converter a luz em um feixe altamente focalizado de som.

O resultado é um dispositivo capaz de focalizar ondas sonoras de alta pressão sobre um ponto preciso.

As aplicações são inúmeras, mas a primeira delas está vindo na forma de um bisturi sônico invisível, que poderá ser usado para fazer cirurgias internas que dispensem grandes aberturas no corpo do paciente.

Hyoung Won Baac e Jay Guo, da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, criadores do novo instrumento, lembram que as ondas de luz concentradas já são usadas em medicina, por exemplo, para quebrar pedras nos rins ou alvejar tumores da próstata.

Mas esses feixes ainda são "grosseiros" para o padrão das cirurgias, geralmente na faixa dos centímetros, no máximo vários milímetros.

Efeito optoacústico

O princípio de funcionamento do bisturi sônico - chamado efeito fotoacústico, ou optoacústico - é bem conhecido, mas até agora ninguém havia conseguido gerar um sinal sonoro forte o suficiente para que pudesse ser útil em medicina.

Para isso, os pesquisadores adicionaram ao seu dispositivo a capacidade de amplificação das ondas sonoras, o que é feito com uma camada de nanotubos de carbono e outra camada feita com um polímero conhecido como PDMS (polidimetilsiloxano).

A camada de nanotubos de carbono absorve a luz, gerando calor, que faz com que a camada de polímero se expanda, amplificando o sinal.

Furos (150 micrômetros de diâmetro) e cortes feitos na simulação de um cálculo renal.
[Imagem: Hyoung Won Baac]

A saída é ultra-sônica, ondas sonoras com uma frequência 10.000 vezes mais elevadas do que o ouvido humano pode captar.

Esse feixe de ultra-som age nos tecidos biológicos criando ondas de choque e microbolhas que exercem pressão no alvo, executando furos ou cortes.

Bisturi ultra-sônico

O novo dispositivo concentra ondas sonoras de alta amplitude na forma de uma "linha" de 75 por 400 micrômetros - um micrômetro equivale a um milésimo de milímetro.

"Acreditamos que ele possa ser usado como um bisturi invisível para cirurgias não invasivas," disse Guo. "Nada entra no seu corpo além do feixe de ultra-sons. E ele é tão estreitamente focalizado que pode atuar em células individuais."

O bisturi sônico corta por pressão, e não por calor - os pesquisadores especulam que ele poderá até mesmo permitir a realização de cirurgias sem dor, já que tem precisão suficiente para evitar cortar fibras nervosas.

Em um dos testes, os pesquisadores fizeram um furo de 150 micrômetros em uma pedra extraída de um rim. Agora o aparelho precisará ser avaliado em cirurgias reais, inicialmente em animais.

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