Surface characterization of modified neural implants

Abstract

Os implantes neuronais representam uma nova esperança para o número em crescente de pessoas que sofrem de doenças neurodegenerativas. Estas interfaces eléctrodo-tecido nervoso são capazes de restituir perdas sensoriais e funcionais pela estimulação de células nervosas, ou de monitorar o SNC, pelo registo de impulsos nervosos. Contudo, a implantação de dispositivos no SNC e, ainda, um dos maiores desafios das neurociências, devido às reacções imunitárias que advêm da sua inserção no corpo humano. A formação de tecido cicatricial das células da glia provoca o encapsulamento do implante, levando ao afastamento do eléctrodo aos neurónios, induzindo a diminuição da razão sinal-ruído. Esta resposta violenta resulta ainda numa deterioração do implante e do tecido nervoso. O presente trabalho teve como objectivo o desenvolvimento de revestimentos de modo a optimizar a biocompatibilidade de implantes neuronais de silício. Os materiais propostos para o efeito são dióxido de silício como isolante, prata e cobre como agentes antibacterianos, e ouro que permitirá a identificação do implante em exames imagiológicos e induzir a a oxidação da prata e do cobre, que apenas serão eficazes na sua forma oxidada. Assim, procedeu-se à caracterização de superfícies de Si modificadas com filmes finos de SiO2, Au, Ag e Cu, bem como com três sistemas diferentes: SiO2/Au, SiO2/Ag e SiO2/Cu, com percentagens variáveis do elemento metálico. As propriedades de superfície analisadas foram composição química, molhabilidade e morfologia/topografia. Dos filmes monolíticos, apenas o de cobre demonstrou não ter um comportamento biocompatível, com caracteristicas hidrofóbicas e fraca adesão à superfície de silício. Dos sistemas SiO2/elemento metálico, verificou-se que a deposiçao do elemento induziu um aumento geral do ângulo de contacto, mas uma melhoria geral da topogra a dos filmes finos. A libertação da prata em testes in vitro, que se concluiu estar relacionada com a sua %at. inicial, foi conseguida com um consequente aumento da rugosidade média, para o filme de 24,3% Ag. O único filme que induziu libertação de iões de cobre foi o de 10,5% Cu, no entanto este filme possuiu molhabilidade de superfície menos adequada à aplicação em estudo. Propõe-se, como trabalho futuro, uma nova caracterização de filmes finos de SiO2 dopados com Ag e Au em simultâneo, onde os sistemas com melhor características seriam submetidos a testes in vitro com cultura de células.