Vodca Grafén Neurotechnológia vyvinutá ICN2 a jej spolupracovníkmi sľubuje transformačný pokrok v neurovede a medicínskych aplikáciách, demonštruje vysoko presné nervové rozhrania a cielenú neuromoduláciu.

Štúdia publikovaná v Prírodná nanotechnológia Predstavuje inovatívnu neurotechnológiu založenú na graféne s potenciálom mať transformačný vplyv v neurovede a medicínskych aplikáciách. Tento výskum, vedený Katalánskym inštitútom nanovedy a nanotechnológie (ICN2) v spolupráci s Autonómnou univerzitou v Barcelone (UAB) a ďalšími národnými a medzinárodnými partnermi, sa v súčasnosti vyvíja pre terapeutické aplikácie prostredníctvom spin-off spoločnosti INBRAIN Neuroelectronics.

Kľúčové vlastnosti grafénovej technológie

Po rokoch výskumu v rámci European Graphene Pioneer Project viedla ICN2 v spolupráci s Univerzitou v Manchestri vývoj EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), novej triedy flexibilných implantovateľných zariadení na báze grafénu s vysokým rozlíšením. neurónová technológia. . Výsledky boli nedávno zverejnené v r Prírodná neurotechnológia Jeho cieľom je prispieť inovatívnymi technológiami k prosperujúcej oblasti neuroelektroniky a rozhrania mozog-počítač.

EGNITE sa spolieha na rozsiahle skúsenosti svojich vynálezcov vo výrobe a medicínskom preklade uhlíkových nanomateriálov. Táto inovatívna technológia založená na grafénových nanopóroch integruje štandardné výrobné procesy v polovodičovom priemysle na zostavenie grafénových mikroelektród s priemerom iba 25 mikrometrov. Grafénové mikroelektródy vykazujú nízky odpor a vstrekovanie vysokého náboja, čo sú základné vlastnosti pre flexibilné a efektívne nervové rozhrania.

Validácia predklinickej funkcie

Predklinické štúdie uskutočnené viacerými odborníkmi z oblasti neurovedy a biomedicíny v partnerstve s ICN2 s použitím rôznych modelov centrálneho aj periférneho nervového systému preukázali schopnosť EGNITE zaznamenávať nervové signály s vysokým rozlíšením s výnimočnou jasnosťou a presnosťou, a čo je najdôležitejšie, poskytnúť vysoký stupeň zacielenia.. Nervová modifikácia. Jedinečná kombinácia záznamu signálu s vysokým rozlíšením a presnej nervovej stimulácie, ktorú poskytuje technológia EGNITE, predstavuje potenciálne kritický pokrok v neuroelektronickej terapii.

Tento inovatívny prístup rieši kritickú medzeru v neurotechnológii, ktorá za posledné dve desaťročia nezaznamenala významný pokrok v materiáloch. Vývoj elektród EGNITE má potenciál umiestniť grafén do popredia neurotechnologických materiálov.

Medzinárodná spolupráca a vedecké vedenie

Dnes predstavená technológia stavia na odkaze vlajkovej lode Graphene, európskej iniciatívy, ktorá sa v poslednom desaťročí snažila posilniť európske strategické vedúce postavenie v technológiách založených na graféne a iných 2D materiáloch. Za týmto vedeckým prielomom stojí spoločné úsilie vedené výskumníkmi ICN2 Damia Viana (teraz v INBRAIN Neuroelectronics) a Stevenom T. Walston (teraz na University of Southern California) a Eduard Masvidal Codina pod dohľadom Josého A. z ICREA. Garrido. Líder ICN2 Pokročilé elektronické materiály a zariadenia Group a ICREA Costas Costarellos, líder ICN2 Laboratórium nanomedicíny a Škola biológie, medicíny a zdravia na Univerzite v Manchestri (Spojené kráľovstvo). Na výskume sa podieľali Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana a Jaume del Valle z Ústavu neurovied a Katedry bunkovej biológie, fyziológie a imunológie na Autonómnej univerzite v Barcelone (UAB).

Spolupráca zahŕňa príspevok popredných národných a medzinárodných inštitúcií, ako je Inštitút mikroelektroniky v Barcelone – IMB-CNM (CSIC), Národný inštitút grafénu v Manchestri (Spojené kráľovstvo) a Grenoble Neuroscience Institute – Université Grenoble Alpes (Francúzsko). . ) a Barcelonskej univerzity. Integrácia technológie do štandardných procesov výroby polovodičov sa uskutočnila v špecializovanej čistej miestnosti pre mikro- a nano-výrobu (CSIC) IMB-CNM pod dohľadom výskumného pracovníka CIBER Dr. Xavi Illa.

Klinický preklad: ďalšie kroky

Technológia EGNITE opísaná v Prírodná nanotechnológia Článok bol patentovaný a licencovaný INBRAIN Neuroelectronics, pobočke ICN2 a ICREA so sídlom v Barcelone, s podporou IMB-CNM (CSIC). Spoločnosť, ktorá je tiež partnerom projektu Graphene Flagship, vedie preklad technológie do klinických aplikácií a produktov. Pod vedením generálnej riaditeľky Caroliny Aguilarovej sa INBRAIN Neuroelectronics pripravuje na uskutočnenie prvých klinických skúšok tejto inovatívnej grafénovej technológie na ľuďoch.

Priemyselné a inovačné prostredie v oblasti polovodičového inžinierstva v Katalánsku, kde ambiciózne národné stratégie plánujú vybudovať najmodernejšie zariadenia na výrobu polovodičových technológií založených na nových materiáloch, poskytuje bezprecedentnú príležitosť urýchliť preklad týchto dnes prezentovaných výsledkov. do klinických výsledkov. Aplikácie.

Záverečné poznámky

na Prírodná nanotechnológia Článok popisuje inovatívnu neurotechnológiu založenú na graféne, ktorú je možné rozšíriť pomocou zavedených procesov výroby polovodičov, pričom má potenciál pre transformačný vplyv. ICN2 a jej partneri pokračujú vo vývoji a dozrievaní opísanej technológie s cieľom premeniť ju na efektívnu a inovatívnu terapeutickú neurotechnológiu.

Odkaz: „Tenkovrstvové mikroelektródy na báze grafénu na neurónové nahrávanie a stimuláciu in vivo s vysokým rozlíšením“ od Damia Viana a Stephena 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, Jose 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 a José A. Garrido, 11. januára 2024, Prírodná nanotechnológia.
doi: 10.1038/s41565-023-01570-5