Implantes e máquinas minúsculas podem eventualmente funcionar dentro de nossos corpos para ajudar a tratar doenças ou monitorar atividades, mas fazer com que eles se comuniquem é complicado. Agora, os cientistas da EPFL desenvolveram um sistema no qual os dispositivos podem se comunicar liberando moléculas na corrente sanguínea do paciente.
Os implantes biomédicos desempenham um papel fundamental nos cuidados de saúde, monitorizando a atividade de órgãos como o coração ou o cérebro, enquanto pesquisas recentes exploram como robôs em nanoescala poderão um dia nadar ou rastejar dentro do corpo humano para combater doenças. Mas todos esses sistemas têm um problema de comunicação.
Não só é impraticável passar fios dentro do corpo, como também representa um risco de infecção. No entanto, tecnologias sem fio como rádio, luz e Bluetooth não se propagam eficientemente nos tecidos humanos, o que limita bastante o seu alcance de propagação.
Agora, os cientistas da EPFL demonstraram um sistema de prova de conceito chamado comunicação biomolecular. A ideia é fazer com que micro ou nanorrobôs e implantes se comuniquem liberando moléculas específicas na corrente sanguínea – em um sentido básico, a presença de uma molécula pode ser interpretada pela máquina como um “1”, enquanto sua ausência representa um “0”.
“A comunicação biomolecular tornou-se o paradigma mais adequado para a IoT nanoimplantável”, disse Haitham Al Hassanieh, autor do estudo. “É uma ideia incrível podermos enviar dados codificando-os em moléculas e, depois, através do sangue, podemos comunicar com eles e orientá-los para onde ir e quando libertar o tratamento, tal como acontece com as hormonas.”
A equipe de pesquisa aplicou técnicas de redes eletrônicas, como inspeção de pacotes, estimativa de canais, esquemas de codificação e decodificação, em redes moleculares. Isto ajuda a superar problemas colocados pela biologia, como instabilidade do canal, falta de sincronização e feedback.
Os pesquisadores testaram a tecnologia em um sistema circulatório sintético em laboratório, que consiste em tubos e bombas que imitam os vasos sanguíneos e o coração. Através de testes, descobriram que a tecnologia pode transmitir sinais moleculares para até quatro dispositivos simultaneamente, superando as tecnologias existentes.
É claro que o sucesso nos testes de laboratório não se traduz necessariamente no uso humano na vida real, e a equipe reconhece que muitos outros fatores entram em jogo em pacientes vivos. No entanto, eles dizem que é um primeiro passo promissor em direção ao objetivo final. Outros cientistas transmitiram dados com sucesso através da troca iônica em tecidos humanos.
Esta pesquisa foi apresentada na conferência ACMSIGCOMM2023 realizada em setembro deste ano.