Революционните графенови интерфейси имат за цел да трансформират неврологията

лидер Графен Невротехнологията, разработена от ICN2 и нейните сътрудници, обещава трансформиращ напредък в неврологията и медицинските приложения, демонстрирайки високопрецизни невронни интерфейси и целева невромодулация.

Проучване, публикувано в Природни нанотехнологии Представя новаторска базирана на графен невротехнология с потенциал да има трансформиращо въздействие в невронауките и медицинските приложения. Това изследване, водено от Каталонския институт по нанонаука и нанотехнологии (ICN2) в сътрудничество с Автономния университет на Барселона (UAB) и други национални и международни партньори, в момента се разработва за терапевтични приложения чрез отделящата се компания INBRAIN Neuroelectronics.

Основни характеристики на графеновата технология

След години на изследвания в рамките на Европейския проект Graphene Pioneer, ICN2 в сътрудничество с Университета на Манчестър ръководи разработването на EGNITE (Инженерен Graphene за невронни интерфейси), нов клас гъвкави, базирани на графен имплантируеми устройства с висока разделителна способност невронна технология. . Резултатите бяха публикувани наскоро в Природни невротехнологии Тя има за цел да допринесе с иновативни технологии за процъфтяващия пейзаж на невроелектрониката и интерфейсите мозък-компютър.

EGNITE разчита на обширния опит на своите изобретатели в производството и медицинския превод на въглеродни наноматериали. Тази иновативна технология, базирана на графенови нанопори, интегрира стандартни производствени процеси в полупроводниковата индустрия за сглобяване на графенови микроелектроди с диаметър само 25 микрометра. Графеновите микроелектроди показват ниско съпротивление и високо инжектиране на заряд, които са съществени характеристики за гъвкави и ефективни невронни интерфейси.

Предклинично валидиране на функцията

Предклиничните проучвания, проведени от множество невронаучни и биомедицински експерти, партньори на ICN2, използвайки различни модели както на централната, така и на периферната нервна система, демонстрираха способността на EGNITE да записва невронни сигнали с висока разделителна способност с изключителна яснота и прецизност и, най-важното, осигурява висока степен на насочване. Нервна модификация. Уникалната комбинация от запис на сигнал с висока разделителна способност и прецизна невронна стимулация, осигурена от технологията EGNITE, представлява потенциално критичен напредък в невроелектронната терапия.

Този иновативен подход адресира критична празнина в невротехнологиите, които не са отбелязали значителен напредък в материалите през последните две десетилетия. Разработването на електродите EGNITE има потенциала да постави графен в челните редици на невротехнологичните материали.

Международно сътрудничество и научно лидерство

Технологията, представена днес, се основава на наследството на Graphene Flagship, европейска инициатива, която през последното десетилетие се стреми да укрепи европейското стратегическо лидерство в технологиите, базирани на графен и други 2D материали. Зад този научен пробив стои съвместно усилие, ръководено от изследователите на ICN2 Дамиа Виана (сега в INBRAIN Neuroelectronics) и Стивън Т. Уолстън (сега в Университета на Южна Калифорния) и Едуард Масвидал Кодина, под ръководството на Хосе А. от ICREA. Гаридо. Лидер на ICN2 Съвременни електронни материали и устройства Group и ICREA Костас Костарелос, лидер на ICN2 Лаборатория по наномедицина и Училището по биология, медицина и здраве към Университета на Манчестър (Обединеното кралство). Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana и Jaume del Valle от Института по невронауки и Катедрата по клетъчна биология, физиология и имунология в Автономния университет в Барселона (UAB) участваха в изследването.

Сътрудничеството включва приноса на водещи национални и международни институции, като Института по микроелектроника в Барселона – IMB-CNM (CSIC), Националния институт по графен в Манчестър (Обединеното кралство) и Института по невронауки в Гренобъл – Université Grenoble Alpes (Франция) . ) и Университета на Барселона. Интегрирането на технологията в стандартните производствени процеси на полупроводници беше извършено в специализираната микро- и нанофабрикационна чиста стая (CSIC) на IMB-CNM под ръководството на изследователя на CIBER д-р Xavi Illa.

Клиничен превод: следващи стъпки

Технологията EGNITE, описана в Природни нанотехнологии Статията е патентована и лицензирана от INBRAIN Neuroelectronics, базирано в Барселона дъщерно дружество на ICN2 и ICREA, с подкрепата на IMB-CNM (CSIC). Компанията, която също е партньор в проекта Graphene Flagship, ръководи транслирането на технологията в клинични приложения и продукти. Под ръководството на главния изпълнителен директор Каролина Агилар, INBRAIN Neuroelectronics се готви да проведе първите клинични изпитания върху хора на тази новаторска графенова технология.

Индустриалният и иновационен пейзаж в полупроводниковото инженерство в Каталуния, където амбициозни национални стратегии планират изграждането на най-съвременни съоръжения за производство на полупроводникови технологии, базирани на нововъзникващи материали, предоставя безпрецедентна възможност за ускоряване на превода на тези резултати, представени днес в клиничните резултати. Приложения.

Заключителни бележки

на Природни нанотехнологии Статията описва иновативна невротехнология, базирана на графен, която може да бъде увеличена с помощта на установени процеси за производство на полупроводници, притежавайки потенциал за трансформиращо въздействие. ICN2 и неговите партньори продължават да развиват и усъвършенстват описаната технология с цел да я превърнат в ефективна и иновативна терапевтична невротехнология.

Референция: „Тънкослойни микроелектроди на базата на графен на наномащаб за запис на неврони с висока разделителна способност и стимулация in vivo“ от Damia Viana и 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 , Томас Дженър, Хосе Мануел Де ла Круз, Мигел Торес Миранда, Фикрет Тайгун. Дофин, Никола Реа, Джъстин Сперлинг, Сара Марти Санчес, Мария Киара Спадаро, Клемент Еберт, Шинейд Савидж, Жорди Арбиол, Антон Гимера-Брюне, М. Виктория Пуиг, Блез Еверет, Ксавие Наваро, Костас Костарелос и Хосе А. Гаридо, 11 януари 2024 г., Природни нанотехнологии.
doi: 10.1038/s41565-023-01570-5