O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 840, de 26 de setembro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
CONTROLANDO O CAOS CARDÍACO - uma abordagem mais suave. A física pode salvar vidas: um novo tipo de desfibrilação tem como objetivo reduzir a voltagem necessária para, por meio da aplicação de choques em corações descontrolados, trazê-los de volta a um padrão normal de batimentos.
Normalmente o batimento cardíaco é um processo ordeiro (chamado de sístole) no qual as células dos músculos cardíacos se contraem cooperativamente para asseguar que o sangue seja bombeado cerca de uma vez por segundo. Entretanto, se algumas porções do tecido cardíaco forem disparadas por impulsos elétricos em uma maneira não coordenada, a atividade total do coração pode se tornar caótica.
Uma sístole irregular (fibrilação) nas aurículas pode ser tolerada por algum tempo, mas a fibrilação dos ventrículos pode matar uma pessoa em poucos minutos. O remédio mais extremo para a fibrilação ventricular (FV) é a aplicação de um grande choque elétrico (administrado por eletrodos aplicados sobre o tórax). Desfibriladores convencionais podem aplicar uma voltagem de até 5000 Volts e uma corrente de até 20 Amperes. O choque aplicado por desfibriladores implantados é muito menor, mas ainda podem resultar em trauma. O objetivo do choque é sobrepujar o ambiente elétrico de todo o coração — causar disrupção das ondas elétricas até nas partes do coração que estão batendo normalmente — na esperança de que um ritmo global coordenado se reestabeleça. (Se pode comparar isto ao método de força bruta da quimioterapia, no qual as substâncias químicas tóxicas, destinadas a matar as células cancerosas, também irão matar muitas células saudáveis, o que resulta em desagradáveis efeitos colaterais).
Para visualizar como o ataque genérico sobre a fibrilação pode ser modificado, considere-se que as ameaçadoras arritmias tomam a forma de ondas rotatórias (espirais) de excitação elétrica que passam através do volume do coração. Essas espirais são ampliadas (e perigosamente fixadas em posição) pela presença de cicatrizes (tecido morto) no coração, causadas no cenário por ataques anteriores ou mesmo por outras "heterogeneidades" presentes em corações saudáveis, tais como vasos sanguíneos, tecidos conjuntivos e emaranhados orientados de fibras de músculos cardíacos.
Alain Pumir e Valentin Krinsky e seus colegas da Universidade de Nice, França, e do Instituto Não-linear no Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), tentam desfazer os vórtices ameaçadores, não sobressaltando todo o coração, mas mirando suas contramedidas exclusivamente sobre os vórtices. Isto permite que seja empregada uma voltagem muito menor e, desta forma, haja menos trauma para o paciente e menos danos ao próprio coração.
Um de seus primeiros esforços nessa direção (Physical Review Letters, 30 de julho de 2004) conseguia que um vórtice rotativo no coração fosse removido com o uso da aplicação de uma energia elétrica 20 vezes menor. Mais tarde, a abordagem teve sua eficácia confirmada com o uso de corações de coelhos.
Agora, Pumir e Krinsky projetaram um esquema ainda melhor, um que contra-ataca uma crise cardíaca caótica, constituída de vários vórtices. Além disso, esta abordagem permite que a energia seja reduzida em um fator de centenas a milhares dos níveis atuais.
Um dispositivo de implante sofisticado, programado para mitigar potenciais fibrilações com o novo método de choque, seria praticamente imperceptível para o paciente. Equipes lideradas por R. Gilmour (Cornell) e E. Bodenschatz (Instituto Max Planck, Goettingen) estão correntemente testando o método.
Estima-se que 250.000 pessoas tenham desfibriladores implantados, de forma que o escopo dos benefícios médicos sejam enormes (Pumir et al., Physical Review Letters, artigo a ser publicado)
PORTAS LÓGICAS TÉRMICAS. O processamento de informação no mundo dos computadores é, na sua maior parte, realizado em compactos dispositivos eletrônicos que usam o fluxo de elétrons, tanto para transportar, como para controlar a informação.
Entretanto, existem outros potenciais portadores de informação, tais como fótons, que são pacotes de luz. Em verdade, uma importante indústria, a fotônica, se desenvolveu em torno do envio de mensagens codificadas em luz em pulsos. Pulsos de calor, ou fônons, ondulando através de cristais, também podem se tornar um importante portador, diz Baowen Li da Universidade Nacional de Singapura.
Li, com seu colega Lei Wang, agora demonstraram como os circuitos poderiam utilizar calor — uma energia já presente em abundância em dispositivos eletrônicos — para transportar e processar informações.
Eles sugerem que transistores térmicos (também propostos pelo grupo de Li na edição de 3 de abril de 2006 de Applied Physics Letters) podem ser combinados em todos os tipos de porta lógica — tais como "OU", "E", "NÃO", etc — usadas em processadores convencionais e que, portanto, um computador térmico, um que manipule o calor em nível microscópico, deve ser possível.
Dado o fato de que um retificador térmico de estado sólido ter sido demonstrado experimentalmente em nanotubos por um grupo da Universidade da Califórnia em Berkeley (Chang et al., Science, 17 de novembro de 2006), somente poucos anos após a proposição teórica de um "diodo térmico", o análogo térmico de um diodo elétrico, que obriga o calor a fluir em uma direção preferencial (Li et al, Physical Review Letters, 29 de outubro de 2004), Li está confiante de que dispositivos térmicos podem ser implementados com sucesso em um futuro vislumbrável. (Wang e Li, Physical Review Letters, artigo em publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
CONTROLANDO O CAOS CARDÍACO - uma abordagem mais suave. A física pode salvar vidas: um novo tipo de desfibrilação tem como objetivo reduzir a voltagem necessária para, por meio da aplicação de choques em corações descontrolados, trazê-los de volta a um padrão normal de batimentos.
Normalmente o batimento cardíaco é um processo ordeiro (chamado de sístole) no qual as células dos músculos cardíacos se contraem cooperativamente para asseguar que o sangue seja bombeado cerca de uma vez por segundo. Entretanto, se algumas porções do tecido cardíaco forem disparadas por impulsos elétricos em uma maneira não coordenada, a atividade total do coração pode se tornar caótica.
Uma sístole irregular (fibrilação) nas aurículas pode ser tolerada por algum tempo, mas a fibrilação dos ventrículos pode matar uma pessoa em poucos minutos. O remédio mais extremo para a fibrilação ventricular (FV) é a aplicação de um grande choque elétrico (administrado por eletrodos aplicados sobre o tórax). Desfibriladores convencionais podem aplicar uma voltagem de até 5000 Volts e uma corrente de até 20 Amperes. O choque aplicado por desfibriladores implantados é muito menor, mas ainda podem resultar em trauma. O objetivo do choque é sobrepujar o ambiente elétrico de todo o coração — causar disrupção das ondas elétricas até nas partes do coração que estão batendo normalmente — na esperança de que um ritmo global coordenado se reestabeleça. (Se pode comparar isto ao método de força bruta da quimioterapia, no qual as substâncias químicas tóxicas, destinadas a matar as células cancerosas, também irão matar muitas células saudáveis, o que resulta em desagradáveis efeitos colaterais).
Para visualizar como o ataque genérico sobre a fibrilação pode ser modificado, considere-se que as ameaçadoras arritmias tomam a forma de ondas rotatórias (espirais) de excitação elétrica que passam através do volume do coração. Essas espirais são ampliadas (e perigosamente fixadas em posição) pela presença de cicatrizes (tecido morto) no coração, causadas no cenário por ataques anteriores ou mesmo por outras "heterogeneidades" presentes em corações saudáveis, tais como vasos sanguíneos, tecidos conjuntivos e emaranhados orientados de fibras de músculos cardíacos.
Alain Pumir e Valentin Krinsky e seus colegas da Universidade de Nice, França, e do Instituto Não-linear no Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), tentam desfazer os vórtices ameaçadores, não sobressaltando todo o coração, mas mirando suas contramedidas exclusivamente sobre os vórtices. Isto permite que seja empregada uma voltagem muito menor e, desta forma, haja menos trauma para o paciente e menos danos ao próprio coração.
Um de seus primeiros esforços nessa direção (Physical Review Letters, 30 de julho de 2004) conseguia que um vórtice rotativo no coração fosse removido com o uso da aplicação de uma energia elétrica 20 vezes menor. Mais tarde, a abordagem teve sua eficácia confirmada com o uso de corações de coelhos.
Agora, Pumir e Krinsky projetaram um esquema ainda melhor, um que contra-ataca uma crise cardíaca caótica, constituída de vários vórtices. Além disso, esta abordagem permite que a energia seja reduzida em um fator de centenas a milhares dos níveis atuais.
Um dispositivo de implante sofisticado, programado para mitigar potenciais fibrilações com o novo método de choque, seria praticamente imperceptível para o paciente. Equipes lideradas por R. Gilmour (Cornell) e E. Bodenschatz (Instituto Max Planck, Goettingen) estão correntemente testando o método.
Estima-se que 250.000 pessoas tenham desfibriladores implantados, de forma que o escopo dos benefícios médicos sejam enormes (Pumir et al., Physical Review Letters, artigo a ser publicado)
PORTAS LÓGICAS TÉRMICAS. O processamento de informação no mundo dos computadores é, na sua maior parte, realizado em compactos dispositivos eletrônicos que usam o fluxo de elétrons, tanto para transportar, como para controlar a informação.
Entretanto, existem outros potenciais portadores de informação, tais como fótons, que são pacotes de luz. Em verdade, uma importante indústria, a fotônica, se desenvolveu em torno do envio de mensagens codificadas em luz em pulsos. Pulsos de calor, ou fônons, ondulando através de cristais, também podem se tornar um importante portador, diz Baowen Li da Universidade Nacional de Singapura.
Li, com seu colega Lei Wang, agora demonstraram como os circuitos poderiam utilizar calor — uma energia já presente em abundância em dispositivos eletrônicos — para transportar e processar informações.
Eles sugerem que transistores térmicos (também propostos pelo grupo de Li na edição de 3 de abril de 2006 de Applied Physics Letters) podem ser combinados em todos os tipos de porta lógica — tais como "OU", "E", "NÃO", etc — usadas em processadores convencionais e que, portanto, um computador térmico, um que manipule o calor em nível microscópico, deve ser possível.
Dado o fato de que um retificador térmico de estado sólido ter sido demonstrado experimentalmente em nanotubos por um grupo da Universidade da Califórnia em Berkeley (Chang et al., Science, 17 de novembro de 2006), somente poucos anos após a proposição teórica de um "diodo térmico", o análogo térmico de um diodo elétrico, que obriga o calor a fluir em uma direção preferencial (Li et al, Physical Review Letters, 29 de outubro de 2004), Li está confiante de que dispositivos térmicos podem ser implementados com sucesso em um futuro vislumbrável. (Wang e Li, Physical Review Letters, artigo em publicação)
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
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