Революційні графенові інтерфейси трансформують нейронауку

Новаторська графенова нейротехнологія, розроблена ICN2 та її співробітниками, обіцяє трансформаційні досягнення в нейронауці та медичних додатках, демонструючи високоточні нейронні інтерфейси та цілеспрямовану нервову модуляцію.

Дослідження, опубліковане в Nature Nanotechnology, представляє інноваційну нейротехнологію на основі графену з потенціалом трансформаційного впливу в нейронауці та медицині. Це дослідження, очолюване Каталонським інститутом нанонауки та нанотехнологій (ICN2) спільно з Автономним університетом Барселони (UAB) та іншими національними та міжнародними партнерами, наразі розробляється для терапевтичних застосувань через дочірню компанію INBRAIN Neuroelectronics.

Ключові характеристики графенової технології

Після років досліджень у рамках Європейського флагманського проекту Graphene ICN2 у співпраці з Університетом Манчестера очолила розробку EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), нового класу гнучкої високоточної імплантованої нейротехнології на основі графену. . Результати, нещодавно опубліковані в Nature Neurotechnology, мають на меті зробити внесок за допомогою інноваційних технологій у розквіт нейроелектроніки та інтерфейсів мозок-комп’ютер.

EGNITE базується на величезному досвіді своїх винахідників у виготовленні та медичному перекладі вуглецевих наноматеріалів. Ця інноваційна технологія, заснована на нанопористому графені, об’єднує стандартні процеси виготовлення в напівпровідниковій промисловості для складання графенових мікроелектродів діаметром лише 25 мкм. Графенові мікроелектроди демонструють низький імпеданс і високу інжекцію заряду, важливі атрибути для гнучких і ефективних нейронних інтерфейсів.

Доклінічна перевірка функціональності

Доклінічні дослідження, проведені різними експертами з нейронауки та біомедицини, які співпрацювали з ICN2, з використанням різних моделей як для центральної, так і для периферичної нервової системи, продемонстрували здатність EGNITE записувати високоякісні нейронні сигнали з винятковою чіткістю та точністю, і, що більш важливо, забезпечити чітку цільову спрямованість нервова модуляція. Унікальне поєднання високоточного запису сигналу та точної нервової стимуляції, запропоноване технологією EGNITE, є потенційно критичним прогресом у нейроелектронній терапії.

Цей інноваційний підхід усуває критичну прогалину в нейротехнологіях, які мало просунулися в матеріалах за останні два десятиліття. Розробка електродів EGNITE може вивести графен на передовий край серед нейротехнологічних матеріалів.

Міжнародна співпраця та наукове лідерство

Представлена ​​сьогодні технологія базується на спадщині Graphene Flagship, європейської ініціативи, яка протягом останнього десятиліття прагнула просунути європейське стратегічне лідерство в технологіях, які спираються на графен та інші 2D-матеріали. За цим науковим проривом стоять спільні зусилля під керівництвом дослідників ICN2 Даміа Віана (зараз в INBRAIN Neuroelectronics), Стівена Т. Волстона (зараз в Університеті Південної Каліфорнії) та Едуарда Масвідала-Кодіни під керівництвом ICREA Хосе А. Гаррідо, керівник групи передових електронних матеріалів і пристроїв ICN2, а також ICREA Костас Костарелос, керівник лабораторії наномедицини ICN2 і факультету біології, медицини та охорони здоров’я Манчестерського університету (Великобританія). У дослідженні взяли участь Ксав’є Наварро, Наталія де ла Оліва, Бруно Родрігес-Меана та Хауме дель Валле з Інституту нейронаук та кафедри клітинної біології, фізіології та імунології Автономного університету Барселони (UAB).

Співпраця включає внесок провідних національних та міжнародних установ, таких як Інститут мікроелектроніки Барселони – IMB-CNM (CSIC), Національний інститут графену в Манчестері (Велика Британія) та Гренобльський інститут нейронаук – Університет Гренобль-Альпи (Франція). ) та Університет Барселони. Інтеграцію технології в стандартні процеси виготовлення напівпровідників було виконано в мікро- та нанофабрикаційній чистій кімнаті IMB-CNM (CSIC) під керівництвом дослідника CIBER доктора Хаві Ілла.

Клінічний переклад: наступні кроки

Технологія EGNITE, описана в статті Nature Nanotechnology, була запатентована та ліцензована INBRAIN Neuroelectronics, відділенням у Барселоні від ICN2 та ICREA за підтримки IMB-CNM (CSIC). Компанія, також партнер у флагманському проекті Graphene, керує впровадженням технології в клінічні програми та продукти. Під керівництвом генерального директора Кароліни Агілар компанія INBRAIN Neuroelectronics готується до перших клінічних випробувань цієї інноваційної графенової технології на людях.

Промисловий та інноваційний ландшафт напівпровідникової техніки в Каталонії, де амбітні національні стратегії планують побудувати сучасні потужності для виробництва напівпровідникових технологій на основі нових матеріалів, пропонують безпрецедентну можливість прискорити перетворення таких результатів, представлених сьогодні, у клінічну практику. програми.

Стаття Nature Nanotechnology описує інноваційну нейротехнологію на основі графену, яка може бути розширена за допомогою встановлених процесів виготовлення напівпровідників, зберігаючи потенціал трансформаційного впливу. ICN2 та його партнери продовжують розвивати та вдосконалювати описану технологію з метою перетворення її на справжню ефективну та інноваційну терапевтичну нейротехнологію.