Notícia com publicação científica
Ultrassom pode ativar microestruturas na forma de cílios artificiais para limpar stents e cateteres implantados
Até aqui, resultados de experimentos com microfluídica superaram as expectativas dos pesquisadores
Getty Images
2 de maio de 2025, 13:43

Fonte

ETH Zurique

Publicação Original

Instituto Federal de Tecnologia de Zurique

Áreas

Bioengenharia, Biofísica, Biomateriais, Biomecânica, Engenharia Biomédica, Fisiologia, Física Médica, Medicina, Nefrologia, Urologia

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Resumo

Em experimentos com microfluídica em laboratório, pesquisadores conseguiram demonstrar a viabilidade de tecnologia que poderia remover biofilme e incrustrações em stents e cateteres urológicos de modo não invasivo.

A solução prevê a criação de fluxo para o processo de limpeza, através da movimentação de microestruturas na forma de cílios, ativadas por ultrassom.

Os resultados obtidos em laboratório ofereceram uma prova de conceito da tecnologia, que pode minimizar a necessidade de intervenções invasivas repetidas.

Agora, os pesquisadores pretendem realizar testes em modelos animais e, futuramente, abrir uma startup para comercializar a solução.

Foco do Estudo

Desenvolver tecnologia que viabilize a limpeza não invasiva de stents e cateteres implantados.

Por que é importante?

Stents e cateteres urinários são amplamente utilizados na medicina humana e veterinária para drenar urina da bexiga e para a bexiga.

Stents ureterais são usados ​​quando o ureter – o ducto entre o rim e a bexiga – está bloqueado por tumores, gravidez, cálculosrenais ou estreitamento anatômico.

Mas tanto stents quanto cateteres urológicos estão sujeitos à formação de biofilme produzido por bactérias e também de incrustações, que podem levar a falhas nos dispositivos, causando dor e infecções urinárias.

Para atenuar esses problemas, os stents e cateteres urinários devem ser substituídos a cada dois a seis meses, o que não só restringe consideravelmente a qualidade de vida dos pacientes, como também gera alta carga hospitalar e custos elevados.

Estudo

Recentemente, uma equipe interdisciplinar de pesquisa imitou a arquitetura e as condições de fluxo de ureteres com stents e comprovou que microestruturas na forma de cílios artificiais ativados por ultrassom na superfície de stent urológico podem remover biofilmes e incrustações com eficiência.

O estudo foi liderado pelo Dr. Daniel Ahmed, professor de Robótica Acústica do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique), e pelo Dr. Francesco Clavica, pesquisador do Centro de Pesquisa em Engenharia Biomédica da Universidade de Berna, na Suíça, e as descobertas foram publicadas na revista científica PNAS.

“Com o apoio do Escritório de Inovação da Universidade de Berna, traduzimos a pesquisa fundamental conduzida durante meu doutorado no ETH Zurique em uma tecnologia inovadora”, explicou o Dr. Cornel Dillinger, que compartilha a primeira autoria do estudo com Pedro Amado, ambos da Universidade de Berna.

Os pesquisadores desenvolveram cílios artificiais que podem ser inseridos nas paredes interna e externa dos dispositivos e, por meio da ativação por ultrassom aplicado através da pele, gerar um fluxo eficiente que pode desprender e eliminar biofilme bacteriano e incrustrações.

Dessa forma, stents e cateteres poderiam ser limpos de forma não invasiva, reduzindo significativamente os riscos de obstrução e complicações.

Já estamos pensando em como tal solução poderia ser produzida de forma escalável e sustentável

Dr. Francesco Clavica

Resultados

Os pesquisadores conseguiram demonstrar que ondas de ultrassom podem gerar um fluxo eficiente – chamado fluxo acústico – em microestruturas na forma de cílios artificiais.

Os resultados dos experimentos de microfluídica superaram em muito as expectativas dos pesquisadores. “Em todos os testes, incrustações e biofilmes típicos, encontrados em stents e cateteres urinários, puderam ser removidos em minutos ou até segundos usando nossa tecnologia”, explicou o Dr. Daniel Ahmed.

A tecnologia pode ser usada não apenas em urologia, mas também em outras áreas, como cirurgia visceral ou medicina veterinária, onde a limpeza de dispositivos médicos implantados também é fundamental.

A limpeza não invasiva por ativação ultrassônica tem o potencial de minimizar a necessidade de intervenções invasivas repetidas, o que pode melhorar significativamente a qualidade de vida dos pacientes e reduzir a carga hospitalar em termos de consultas ambulatoriais.

“Mas ainda há um longo caminho a percorrer antes de termos um produto pronto para o mercado do qual os pacientes possam se beneficiar”, destacou o Dr. Francesco Clavica, coautor principal do estudo.

O próximo passo da pesquisa é desenvolver um protótipo que será testado em modelos animais. Em longo prazo, a equipe de pesquisa planeja abrir uma startup para comercializar a invenção.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Daniel Ahmed

Professor de Robótica Acústica do ETH Zurique

Dr. Francesco Clavica

Pesquisador do Centro de Pesquisa em Engenharia Biomédica da Universidade de Berna

Dr. Cornel Dillinger

Pesquisador do Centro de Pesquisa em Engenharia Biomédica da Universidade de Berna

Pedro Amado

Doutorando do Centro de Pesquisa em Engenharia Biomédica da Universidade de Berna

Publicação

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a revista científica PNAS (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (em inglês).

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