Interfaces revolucionárias de grafeno visam transformar a neurociência

Líder Grafeno A neurotecnologia desenvolvida pelo ICN2 e pelos seus colaboradores promete avanços transformadores na neurociência e nas aplicações médicas, demonstrando interfaces neurais de alta precisão e neuromodulação direcionada.

Estudo publicado em Nanotecnologia da natureza Apresenta uma neurotecnologia inovadora baseada em grafeno com potencial para ter um impacto transformador na neurociência e em aplicações médicas. Esta investigação, liderada pelo Instituto Catalão de Nanociências e Nanotecnologia (ICN2) em colaboração com a Universidade Autónoma de Barcelona (UAB) e outros parceiros nacionais e internacionais, está atualmente a ser desenvolvida para aplicações terapêuticas através da empresa spin-off INBRAIN Neuroelectronics.

Principais recursos da tecnologia de grafeno

Após anos de pesquisa no âmbito do Projeto Pioneiro Europeu do Grafeno, o ICN2, em colaboração com a Universidade de Manchester, liderou o desenvolvimento do EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), uma nova classe de dispositivos implantáveis ​​flexíveis, de alta resolução e baseados em grafeno. tecnologia neural. . Os resultados foram publicados recentemente em Neurotecnologia da natureza O objetivo é contribuir com tecnologias inovadoras para o cenário próspero da neuroeletrônica e das interfaces cérebro-computador.

A EGNITE conta com a vasta experiência de seus inventores na fabricação e tradução médica de nanomateriais de carbono. Esta tecnologia inovadora baseada em nanoporos de grafeno integra processos de fabricação padrão na indústria de semicondutores para montar microeletrodos de grafeno com diâmetro de apenas 25 micrômetros. Microeletrodos de grafeno apresentam baixa resistência e alta injeção de carga, características essenciais para interfaces neurais flexíveis e eficientes.

Validação de função pré-clínica

Estudos pré-clínicos conduzidos por vários especialistas em neurociência e biomédicos em parceria com o ICN2, usando diferentes modelos do sistema nervoso central e periférico, demonstraram a capacidade do EGNITE de registrar sinais neurais de alta resolução com clareza e precisão excepcionais e, o mais importante, fornecer um alto grau de segmentação. Modificação nervosa. A combinação única de gravação de sinal de alta resolução e estimulação neural precisa fornecida pela tecnologia EGNITE representa um avanço potencialmente crítico na terapêutica neuroeletrônica.

Esta abordagem inovadora aborda uma lacuna crítica na neurotecnologia, que não viu avanços significativos em materiais nas últimas duas décadas. O desenvolvimento dos eletrodos EGNITE tem o potencial de colocar o grafeno na vanguarda dos materiais neurotecnológicos.

Cooperação internacional e liderança científica

A tecnologia hoje apresentada baseia-se no legado do Graphene Flagship, uma iniciativa europeia que ao longo da última década procurou fortalecer a liderança estratégica europeia em tecnologias baseadas no grafeno e outros materiais 2D. Por trás deste avanço científico está um esforço colaborativo liderado pelos pesquisadores do ICN2 Damia Viana (agora na INBRAIN Neuroelectronics) e Steven T. Walston (agora na Universidade do Sul da Califórnia) e Eduard Masvidal Codina, sob a supervisão de José A. Garrido. Líder ICN2 Materiais e dispositivos eletrônicos avançados Grupo, e ICREA Costas Costarellos, líder do ICN2 Laboratório de nanomedicina e a Escola de Biologia, Medicina e Saúde da Universidade de Manchester (Reino Unido). 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 Universidade Autônoma de Barcelona (UAB), participaram da pesquisa.

A colaboração conta com a contribuição de importantes instituições nacionais e internacionais, como o Instituto de Microeletrônica de Barcelona – IMB-CNM (CSIC), o Instituto Nacional de Grafeno de Manchester (Reino Unido) e o Instituto de Neurociências de Grenoble – 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 Especializada de Micro e Nanofabricação (CSIC) do IMB-CNM, sob a supervisão do pesquisador do CIBER, Dr.

Tradução clínica: próximos passos

Tecnologia EGNITE descrita em Nanotecnologia da natureza O artigo foi patenteado e licenciado para a INBRAIN Neuroelectronics, uma subsidiária da ICN2 e ICREA com sede em Barcelona, ​​com o apoio do IMB-CNM (CSIC). A empresa, que também é 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 conduzir os primeiros testes clínicos em humanos desta inovadora tecnologia de grafeno.

O panorama industrial e de inovação na engenharia de semicondutores na Catalunha, onde estratégias nacionais ambiciosas planeiam construir instalações de última geração para a produção de tecnologias de semicondutores baseadas em materiais emergentes, oferece uma oportunidade sem precedentes para acelerar a tradução destes resultados apresentados hoje. 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 de fabricação de semicondutores estabelecidos, com potencial para um impacto transformador. O ICN2 e os seus parceiros continuam a desenvolver e amadurecer a tecnologia descrita com o objetivo de traduzi-la em neurotecnologia terapêutica eficaz e inovadora.

Referência: “Microeletrodos de película fina baseados em nanoescala de grafeno para gravação e estimulação neuronal de alta resolução in vivo” por Damia Viana e Stephen T. Walston, Edward Masvidal Codina, Xavi Illa, Bruno Rodriguez Miana, Jaume del Valle, Andrew Hayward, Abby Dodd, Tomas Loret, Elisabet Prats Alfonso, Natalia de la Oliva, Marie Palma, Elena del Coro, María del Pilar Pernicola, Elisa Rodriguez Lucas , Thomas Jenner, José Manuel De la Cruz, Miguel Torres Miranda, Fikret Taigun. Dauphin, Nicola Rea, Justin Sperling, Sara Marti Sanchez, Maria Chiara Spadaro, Clement Hibbert, Sinead Savage, Jordi Arbiol, Anton Guimera-Brunet, M. Victoria Puig, Blaise Everett, Xavier Navarro, Costas Costarelos e José A. Garrido, 11 de janeiro de 2024, Nanotecnologia da natureza.
doi: 10.1038/s41565-023-01570-5