Una nueva tecnología implantable basada en grafeno abre camino para aplicaciones terapéuticas de alta precisión
Un estudio publicado en Nature Nanotechnology presenta una neurotecnología innovadora basada en grafeno con potencial para tener un impacto transformador en neurociencia y aplicaciones médicas. Esta investigación, liderada por el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), con participación del Instituto, está en desarrollo para aplicaciones terapéuticas a través de la spin-off INBRAIN Neuroelectronics. Lee el artículo
Después de años de investigación bajo el proyecto Europeo Graphene Flagship, el ICN2, en colaboración con la University of Manchester (Regne Unit), ha liderado el desarrollo de EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), un nuevo tipo de neurotecnología implantable basada en grafeno, flexible, de alta resolución y precisión. Los resultados publicados hoy en Nature Neurotechnology pretenden contribuir con tecnologías innovadoras al fructífero campo de la neuroelectrónica y les interfaces cerebro-ordenador.
EGNITE se basa en la amplia experiencia de sus inventores en la fabricación y translación a la medicina de nanomateriales de carbono. Esta tecnología innovadora basada en grafeno nanoporoso integra procesos de fabricación estándar en la industria de semiconductores para crear microelectrodos de grafeno de sólo 25 µm de diámetro, los cuales exhiben baja impedancia y alta inyección de carga, unos atributos esenciales para interfaces neurales flexibles y eficientes.
Validación preclínica de las funcionalidades
Estudios preclínicos realizados por diversos expertos en neurociencia y biomedicina que han colaborado con el ICN2, utilizando diferentes modelos para el sistema nervioso central y el periférico, han demostrado la capacidad de EGNITE de registrar señales neurales de alta fidelidad con una claridad y precisión excepcionales y, lo más importante, proporcionar una modulación nerviosa altamente específica. La combinación única de registro de señales de alta fidelidad y estimulación nerviosa precisa que ofrece la tecnología EGNITE representa un avance potencialmente crítico en terapias neuroelectrónicas.
Este enfoque innovador aborda una limitación central en neurotecnología, donde se han producido pocos avances en términos de materiales durante las últimas dos décadas. El desarrollo de los electrodos EGNITE tiene la capacidad de situar el grafeno a la cabeza de los materiales neurotecnológicos.
Colaboración internacional y liderazgo científico
La tecnología presentada hoy se basa en el legado del Graphene Flagship, una iniciativa europea que ha trabajado durante una década para alcanzar el liderazgo estratégico de Europa en tecnologías que dependen del grafeno y otros materiales 2D. Detrás de este avance científico hay un esfuerzo colaborativo encabezado por investigadores del ICN2, Damià Viana (ahora miembro de INBRAIN Neuroelectronics), Steven T. Walston (ahora en la University of Southern California) y Eduard Masvidal-Codina, bajo la tutela del Prof. ICREA Jose A. Garrido, líder del Grupo de Materiales y Dispositivos Electrónicos Avanzados del ICN2, y el Prof. ICREA Kostas Kostarelos, líder del Laboratorio de Nanomedicina en el ICN2 y en la Facultad de Biología, Medicina y Salud de la University of Manchester (Regne Unit). La investigación ha contado con la participación de Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana y Jaume del Valle, del Instituto de Neurociencias y del Departamento de Biología Celular, de Fisiología i de Inmunología de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
La colaboración incluye la contribución del Instituto de Microelectrónica de Barcelona - IMB-CNM (CSIC), el National Graphene Institute en Manchester (Reino Unido), el Grenoble Institut des Neurosciences - Université Grenoble Alpes (Francia) y la Universidad de Barcelona. La integración de la tecnología en los procesos estándar de fabricación de semiconductores se ha realizado en la sala blanca de Micro i Nanofabricación de l'IMB-CNM (CSIC), bajo la supervisión del investigador del CIBER, Xavi Illa.
Translación clínica
La tecnología EGNITE descrita en el artículo de Nature Nanotechnology ha sido patentada y licenciada a INBRAIN Neuroelectronics, una empresa spin-off con sede en Barcelona creada por el ICN2 e ICREA, con el soporte del IMB-CNM (CSIC). La compañía, también miembro del proyecto Graphene Flagship, está liderando la traducción de la tecnología en aplicaciones y productos clínicos. Bajo la dirección de la CEO Carolina Aguilar, INBRAIN Neuroelectronics se prepara para los primeros ensayos clínicos en humanos de esta innovadora tecnología basada en grafeno.
El panorama industrial y de innovación en ingeniería de semiconductores en Cataluña, donde ambiciosas estrategias nacionales prevén construir instalaciones de vanguardia para producir tecnologías de semiconductores basadas en materiales emergentes, ofrece una oportunidad sin precedentes para acelerar la translación de los resultados presentados hoy en aplicaciones clínicas.