Un nou material derivat del grafè millora el rendiment de les neuropròtesis

• Les neuropròtesis permeten connectar el sistema nerviós d’un pacient que ha patit una lesió amb dispositius mecànics que substitueixen les extremitats paralitzades o amputades.
   
• L'estudi demostra que l'EGNITE és molt eficient i valida la biocompatibilitat del material, ja que s’ha demostrat que la seva implantació és segura.

Després d’una amputació o una lesió nerviosa severa, els pacients perden en més o menys grau la capacitat de moure i sentir l’extremitat afectada, cosa que en limita l’autonomia en les tasques de la vida diària. Actualment, l’única estratègia que permet recuperar la funció perduda són les neuropròtesis, elèctrodes capaços d’estimular els nervis per induir-hi sensacions concretes i de registrar senyals motors que, un cop descodificats, es poden enviar a una pròtesi biònica.

En el disseny de les neuropròtesis, és important que els elèctrodes siguin de petites dimensions, perquè siguin selectius i interactuïn elèctricament només amb un nombre reduït d’axons al nervi. Per això, encara que típicament hagin estat construïts a partir de metalls com l’or, el platí o l’òxid d’iridi, cal trobar altres materials que tinguin més capacitat conductora i permetin crear elèctrodes encara més petits. És aquí on entra en joc el grafè i els seus derivats, que per les seves excel·lents propietats elèctriques han permès avançar en el desenvolupament d’una nova generació de microelèctrodes.

Una recerca coordinada per l’Institut ha estudiat la capacitat d’un material nou derivat del grafè, l’EGNITE, per estimular el nervi perifèric i registrar-ne els senyals. A més, se n’ha validat la biocompatibilitat, clau per conservar la funció de la interfície al llarg del temps. La recerca s’ha dut a terme al Grup de Neuroplasticitat i Regeneració, liderat pel professor Xavier Navarro, del Departament de Biologia Cel·lular, de Fisiologia i d’Immunologia de la UAB, en col·laboració amb el grup de Jose Garrido de l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), encarregat de desenvolupar l’EGNITE juntament amb les interfícies nervioses.

S’ha demostrat que aquests elèctrodes, implantats en nervis ciàtics de rata, són capaços de produir activació muscular selectiva fins a un màxim de 60 dies. «És destacable la reducció en el corrent elèctric necessari per produir aquesta activació muscular en comparació amb altres microelèctrodes metàl·lics més grans», explica Bruno Rodríguez-Meana, investigador postdoctoral a l’INc-UAB i primer autor de l’article. A més, s’ha demostrat que els elèctrodes amb EGNITE són biocompatibles, ja que cap de les proves funcionals ha mostrat alteracions significatives produïdes per les interfícies implantades ni s’ha observat una inflamació greu.

«Els propers passos consistiran a optimitzar la tecnologia basada en l’EGNITE i aplicar-la en estudis preclínics per a sistemes d’estimulació del nervi vague o de la medul·la espinal. En paral·lel, s’està avançant cap a la translació clínica en propostes de medicina bioelectrònica», explica el professor Navarro.

En conjunt, aquests resultats ens indiquen el potencial del material derivat del grafè per formar part de neuropròtesis que permetin recuperar les funcions perdudes dels pacients i millorar-ne així la capacitat i la qualitat de vida.

Publicació:
B. Rodríguez-Meana, J. del Valle, D. Viana, S. T. Walston, N. Ria, E. Masvidal-Codina, J. A. Garrido, X. Navarro, Engineered Graphene Material Improves the Performance of Intraneural Peripheral Nerve Electrodes. Adv. Sci. 2024, 2308689.
https://doi.org/10.1002/advs.202308689