Fernanda Vilela, da Assessoria de Comunicação do ICMC
Pesquisadores do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, vão desenvolver chips implantáveis, que permitem a substituição de partes do corpo por equipamentos eletrônicos, com o uso de carbeto de silício, material que não provoca reações adversas no organismo.
O estudo Projeto e fabricação de chips implantáveis utilizando materiais biocompatíveis para interfaces cibernéticas avançadas, aprovado pelo programa Ciência sem Fronteiras, do governo federal, na categoria Visitante Especial, contempla uma parceria do ICMC com a Universidade do Sul da Flórida (USF), nos Estados Unidos, visando o intercâmbio de cientistas e alunos de graduação na área de biocibernética.
As interfaces cérebro-máquina já auxiliam a vida de cerca de 200 mil deficientes físicos em todo o mundo. A pesquisa do ICMC vai tentar ir ainda mais longe. Segundo o professor Mario Gazziro, do ICMC, um dos autores do projeto, os dois grandes desafios da biocibernética são a compatibilidade do material utilizado na fabricação do chip com o organismo e o consumo de energia gasta pelo eletrodo dentro do chip. Enquanto um implante artificial para retina, que auxilia deficientes visuais a enxergarem novamente, utiliza de 20 a 30 eletrodos, o chip implantado diretamente no cérebro via córtex e tátil motor, necessário para a substituição dos membros do corpo por componentes totalmente cibernéticos, utilizam cerca de 100 eletrodos, aumentando o consumo de energia.
Ainda de acordo com Gazziro, a questão da biocompatibilidade foi solucionada pelo professor Stephen Saddow, da USF, que participa do projeto como visitante. O material utilizado para a fabricação da matriz de eletrodos que compõem o chip era o silício, que provocava, dentre outros problemas, processos infecciosos quando implantados em cérebros dos ratos usados como cobaias, os quais, embora não danificassem o hospedeiro, causavam um processo de “cicatrização neural” em volta do eletrodo. Por isso, parte deles deixava de funcionar completamente ou perdiam muito de sua funcionalidade poucos meses depois de implantados.
A equipe de Saddow estudou diversos materiais semicondutores, até descobrir que o carbeto de silício (3C-SiC) tinha as propriedades necessárias para o desenvolvimento de uma inteface cerebral. Após trinta dias de implantação, o 3C-SiC não causou grandes problemas ao tecido neural das cobaias.
O professor Dilvan de Abreu Moreira, do Departamento de Ciências de Computação do ICMC, é o coordenador técnico do projeto. Além dele, participam também o professor Carlos Carlos Alberto dos Reis Filho, da Universidade Federal do ABC (UFABC), Claudius Feger, do Centro de Pesquisas da IBM de São Paulo, além do professor da USF, referência mundial em biocibernética. Ele visitará o ICMC em três ocasiões, durante dois meses cada, ao longo dos três anos da pesquisa. Na primeira visita, Saddow ministrará palestras sobre a sua área de atuação para pós-graduandos do ICMC e do campus da USP em São Carlos.
Assessoria
Segundo Gazziro, o estudo complementa as diversas pesquisas na área feitas pelo médico e cientista brasileiro Miguel Nicolelis. Os pesquisadores envolvidos no projeto visitarão as instalações do Instituto Internacional de Neurociência de Natal (RN), dirigido por Nicolelis, e da UFABC, onde os pesquisadores receberão uma assessoria no projeto da parte analógica do chip, feita pelo professor Reis Filho, especialista em eletrônica analógica.
Para fechar a primeira visita de trabalho de Saddow, um evento intitulado Workshop on Advanced Cibernetics será realizado no dia 10 de agosto. “Na primeira fase faremos uma apresentação do projeto e dos detalhes das parcerias”, diz o professor Gazziro. Ainda na primeira fase, a equipe de cientistas produzirá um chip com o encapsulamento tradicional e, até o fim do projeto, será feito um modelo de chip sem fio. “Faremos o chip tradicional, com fio, só para realizar testes. A segunda fase é produzir a ‘bolacha’, ou seja, uma parte do conjunto de chips fabricado e, na última fase, queremos fazer um com antena e já acoplado no eletrodo”, explica.
De acordo com o professor, a solução de bio-chip poderá ser utilizada em exoesqueletos, espécie de esqueletos artificiais feitos de metais resistentes que ampliam a capacidade física de portadores de deficiência. “Bastará o leitor dos sinais do chip enviar os comandos captados no cérebro para que esses exoesqueletos substituam o papel do membro não-funcional”, aponta. A IBM, multinacional americana da área de informática, demonstrou interesse pelo projeto, pois, segundo Gazziro, se o experimento obtiver sucesso, será necessário industrializar o processo de fabricação de chips com carbeto de silício, gerando eventuais patentes sobre o produto final.
Também coordenam o projeto os professores Agma Juci Machado Traina e Sergio Henrique Monari Soares, respectivamente presidente e vice-presidente da Comissão de Pós-Graduação do ICMC. A equipe é integrada ainda pelos professores João Navarro Soares Junior, da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), Eduardo do Vale Simões, do Departamento de Sistemas de Computação do ICMC e Cleber Renato Mendonça, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP.
Mais informações: email mariogazziro@usp.br e yah@icmc.usp.br, com o professor Mario Gazziro