Sensoriamento da impedância de contato na eletroporação: quantificação dos efeitos de anomalias do gel condutor em eletroquimioterapia

Abstract

A eletroporação (EP) consiste na aplicação de campos elétricos de curta duração e alta intensidade para criar poros na membrana plasmática das células. Dependendo da intensidade do campo aplicado, o processo pode ser reversível, permitindo a abertura temporária dos poros para a entrada de medicamentos quimioterápicos e posterior recuperação celular, ou irreversível, resultando na morte celular quando os poros não se fecham. A eficácia de terapias baseadas nesse fenômeno, como a eletroquimioterapia (ECT), depende fundamentalmente da distribuição do campo elétrico no volume alvo, a qual é severamente limitada pela qualidade da interface de acoplamento entre o eletrodo e o tecido biológico. Este trabalho analisou o impacto de falhas típicas nessa interface, quantificando como anomalias na aplicação do gel condutor distorcem a distribuição do campo e o perfil de corrente elétrica. A pesquisa utilizou o eletrodo de haste padrão (agulha única) para investigar essa interface sob cinco cenários operacionais: contato seco, acoplamento ideal, inclusão de bolhas de ar, cobertura lateral incompleta e aplicação insuficiente na base. O método consistiu em simulações numéricas no software COMSOL Multiphysics e na validação experimental correspondente em tecido vegetal (Solanum tuberosum), complementada pelo desenvolvimento de um algoritmo computacional para a reconstrução tridimensional das amostras reais a partir do processamento de imagens de suas fatias. Durante os ensaios práticos, realizou-se a aquisição de corrente em tempo real para cada grupo experimental. Os resultados demonstraram que a aplicação irregular do gel altera significativamente a distribuição prevista do campo, criando pontos de alta densidade de corrente e reduzindo a área efetiva de tratamento. A comparação estatística confirmou a aderência entre as previsões computacionais e os dados de bancada, enquanto o mapeamento por reconstrução 3D permitiu quantificar com precisão o volume real de tecido afetado, evidenciando que o grupo sem gel apresentou a menor área tratada. Concluiu-se que, embora a análise do perfil de corrente permita o diagnóstico de falhas críticas de acoplamento, a distinção entre tipos específicos de erros apresenta limitações quando as variações de corrente são numericamente próximas. O estudo contribui para a otimização da segurança clínica em procedimentos minimamente invasivos ao evidenciar a necessidade de monitoramento rigoroso da interface eletrodo-tecido.