Interfaces revolucionárias de grafeno definidas para transformar a neurociência

Inovador grafeno a neurotecnologia desenvolvida pelo ICN2 e colaboradores promete avanços transformadores na neurociência e nas aplicações médicas, demonstrando interfaces neurais de alta precisão e modulação nervosa direcionada.

Um estudo publicado em Nanotecnologia da Natureza apresenta uma neurotecnologia inovadora baseada em grafeno com potencial para um impacto transformador na neurociência e em aplicações médicas. Esta investigação, liderada pelo Instituto Catalão de Nanociências e Nanotecnologia (ICN2) em conjunto com a Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) e outros parceiros nacionais e internacionais, está atualmente a ser desenvolvida para aplicações terapêuticas através do spin-off INBRAIN Neuroelectronics.

Principais recursos da tecnologia de grafeno

Após anos de pesquisa no âmbito do projeto European Graphene Flagship, o ICN2 liderou, em colaboração com a Universidade de Manchester, o desenvolvimento do EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), uma nova classe de neurotecnologia implantável baseada em grafeno, flexível, de alta resolução e de alta precisão. . Os resultados publicados recentemente em Neurotecnologia da Natureza visam contribuir com tecnologias inovadoras para o cenário florescente da neuroeletrônica e das interfaces cérebro-computador.

EGNITE baseia-se na vasta experiência de seus inventores na fabricação e tradução médica de nanomateriais de carbono. Esta tecnologia inovadora baseada em grafeno nanoporoso integra processos de fabricação padrão na indústria de semicondutores para montar microeletrodos de grafeno de apenas 25 µm de diâmetro. Os microeletrodos de grafeno apresentam baixa impedância e alta injeção de carga, atributos essenciais para interfaces neurais flexíveis e eficientes.

Validação pré-clínica de funcionalidade

Estudos pré-clínicos realizados por vários especialistas em neurociência e biomédica que fizeram parceria com o ICN2, usando diferentes modelos para o sistema nervoso central e periférico, demonstraram a capacidade do EGNITE em registrar sinais neurais de alta fidelidade com excepcional clareza e precisão e, mais importante, proporcionar resultados altamente direcionados. modulação nervosa. A combinação única de gravação de sinal de alta fidelidade e estimulação nervosa precisa oferecida pela tecnologia EGNITE representa um avanço potencialmente crítico na terapêutica neuroeletrônica.

Esta abordagem inovadora aborda uma lacuna crítica na neurotecnologia, que viu pouco avanço nos materiais nas últimas duas décadas. O desenvolvimento dos eletrodos EGNITE tem a capacidade de colocar o grafeno na vanguarda dos materiais neurotecnológicos.

Colaboração Internacional e Liderança Científica

A tecnologia hoje apresentada baseia-se no legado do Graphene Flagship, uma iniciativa europeia que durante a última década se esforçou para promover a liderança estratégica europeia em tecnologias que dependem do grafeno e de outros materiais 2D. Por trás deste avanço científico está um esforço colaborativo liderado pelos pesquisadores do ICN2 Damià Viana (agora na INBRAIN Neuroelectronics), Steven T. Walston (agora na University of Southern California) e Eduard Masvidal-Codina, sob a orientação do ICREA Jose A. Garrido, líder do ICN2 Materiais e dispositivos eletrônicos avançados Grupo, e ICREA Kostas Kostarelos, líder do ICN2 Laboratório de Nanomedicina e a Faculdade de Biologia, Medicina e Saúde da Universidade de Manchester (Reino Unido). A pesquisa contou com a participação de Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana e Jaume del Valle, do Instituto de Neurociências e do Departamento de Biologia Celular, Fisiologia e Imunologia da Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

A colaboração inclui a contribuição de importantes instituições nacionais e internacionais, como o Institut de Microelectrònica de Barcelona – IMB-CNM (CSIC), o National Graphene Institute em Manchester (Reino Unido) e o Grenoble Institut des Neurosciences – Université Grenoble Alpes (França ) e a Universidade de Barcelona. A integração da tecnologia nos processos padrão de fabricação de semicondutores foi realizada na sala limpa de Micro e Nanofabricação do IMB-CNM (CSIC), sob a supervisão do pesquisador do CIBER, Dr.

Tradução Clínica: Próximos Passos

A tecnologia EGNITE descrita no Nanotecnologia da Natureza O artigo foi patenteado e licenciado para a INBRAIN Neuroelectronics, uma spin-off do ICN2 e ICREA com sede em Barcelona, ​​com apoio do IMB-CNM (CSIC). A empresa, também parceira do projeto Graphene Flagship, lidera a tradução da tecnologia em aplicações e produtos clínicos. Sob a direção da CEO Carolina Aguilar, a INBRAIN Neuroelectronics está se preparando para os primeiros testes clínicos em humanos desta inovadora tecnologia de grafeno.

O panorama industrial e de inovação na engenharia de semicondutores na Catalunha, onde ambiciosas estratégias nacionais planeiam construir instalações de última geração para produzir tecnologias de semicondutores baseadas em materiais emergentes, oferece uma oportunidade sem precedentes para acelerar a tradução de tais resultados hoje apresentados em resultados clínicos. formulários.

Observações finais

O Nanotecnologia da Natureza O artigo descreve uma neurotecnologia inovadora baseada em grafeno que pode ser ampliada usando processos estabelecidos de fabricação de semicondutores, com potencial para um impacto transformador. O ICN2 e os seus parceiros continuam a avançar e amadurecer a tecnologia descrita com o objetivo de traduzi-la numa neurotecnologia terapêutica realmente eficaz e inovadora.

Referência: “Microeletrodos de película fina à base de grafeno nanoporoso para gravação e estimulação neural de alta resolução in vivo” por Damià Viana, Steven T. Walston, Eduard Masvidal-Codina, Xavi Illa, Bruno Rodríguez-Meana, Jaume del Valle, Andrew Hayward , Abbie Dodd, Thomas Loret, Elisabet Prats-Alfonso, Natália de la Oliva, Marie Palma, Elena del Corro, María del Pilar Bernicola, Elisa Rodríguez-Lucas, Thomas Gener, José Manuel de la Cruz, Miguel Torres-Miranda, Fikret Taygun Duvan, Nicola Ria, Justin Sperling, Sara Martí-Sánchez, Maria Chiara Spadaro, Clément Hébert, Sinead Savage, Jordi Arbiol, Anton Guimerà-Brunet, M. Victoria Puig, Blaise Yvert, Xavier Navarro, Kostas Kostarelos e Jose A. Garrido, 11 de janeiro de 2024, Nanotecnologia da Natureza.
DOI: 10.1038/s41565-023-01570-5