A forradalmi grafén interfészek célja az idegtudomány átalakítása

Vezető Grafén Az ICN2 és munkatársai által kifejlesztett neurotechnológia átalakuló előrelépést ígér az idegtudományban és az orvosi alkalmazásokban, nagy pontosságú idegi interfészek és célzott neuromoduláció bemutatásával.

A tanulmány megjelent: Természet nanotechnológia Innovatív grafén alapú neurotechnológiát mutat be, amely átalakító hatást fejthet ki az idegtudományban és az orvosi alkalmazásokban. Ezt a kutatást, amelyet a Katalán Nanotudományi és Nanotechnológiai Intézet (ICN2) vezet a Barcelonai Autonóm Egyetemmel (UAB) és más nemzeti és nemzetközi partnerekkel együttműködve, jelenleg az INBRAIN Neuroelectronics spin-off cégen keresztül fejlesztik terápiás alkalmazásokra.

A grafén technológia főbb jellemzői

Az European Graphene Pioneer Project keretében folytatott több éves kutatás után az ICN2 a Manchesteri Egyetemmel együttműködve vezette az EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces) fejlesztését, amely a rugalmas, nagy felbontású, grafén alapú beültethető anyagok új osztálya. neurális technológia. . Az eredményeket nemrég tették közzé Természet neurotechnológia Célja, hogy innovatív technológiákkal járuljon hozzá a neuroelektronika és az agy-számítógép interfészek virágzó környezetéhez.

Az EGNITE feltalálóinak széleskörű tapasztalatára támaszkodik a szén nanoanyagok gyártása és orvosi fordítása terén. Ez az innovatív grafén nanopórus alapú technológia integrálja a félvezetőipar szabványos gyártási folyamatait, és mindössze 25 mikrométer átmérőjű grafén mikroelektródákat állít össze. A grafén mikroelektródák alacsony ellenállást és nagy töltési befecskendezést mutatnak, amelyek alapvető jellemzői a rugalmas és hatékony neurális interfészek számára.

Preklinikai funkcióvalidálás

Az ICN2-vel együttműködve több idegtudományi és orvosbiológiai szakértő által végzett preklinikai vizsgálatok, amelyek a központi és a perifériás idegrendszer különböző modelljeit egyaránt felhasználták, bebizonyították, hogy az EGNITE képes rendkívüli tisztasággal és pontossággal rögzíteni a nagy felbontású idegi jeleket, és ami a legfontosabb: magas fokú célzás.. Idegmódosítás. A nagy felbontású jelrögzítés és az EGNITE technológia által biztosított precíz neurális stimuláció egyedülálló kombinációja potenciálisan kritikus előrelépést jelent a neuroelektronikus terápiában.

Ez az innovatív megközelítés orvosolja a neurotechnológia kritikus hiányosságát, amely az elmúlt két évtizedben nem tapasztalt jelentős előrelépést az anyagok terén. Az EGNITE elektródák fejlesztése potenciálisan a grafént a neurotechnológiai anyagok élvonalába helyezheti.

Nemzetközi együttműködés és tudományos vezetés

A ma bemutatott technológia a grafén zászlóshajó örökségére épít, egy európai kezdeményezésre, amely az elmúlt évtizedben arra törekedett, hogy megerősítse Európa stratégiai vezető szerepét a grafénen és más 2D-s anyagokon alapuló technológiák terén. E tudományos áttörés mögött az ICN2 kutatói, Damia Viana (jelenleg az INBRAIN Neuroelectronicsnál) és Steven T. Walston (jelenleg a Dél-Kaliforniai Egyetemen) és Eduard Masvidal Codina, az ICREA felügyelete alatt álló José A. Garrido. ICN2 vezető Fejlett elektronikus anyagok és eszközök csoport, valamint az ICREA Costas Costarellos, az ICN2 vezetője Nanomedicina laboratórium valamint a Manchesteri Egyetem Biológiai, Orvostudományi és Egészségügyi Iskolája (Egyesült Királyság). Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana és Jaume del Valle, a Barcelonai Autonóm Egyetem (UAB) Idegtudományi Intézetének és Sejtbiológiai, Élettani és Immunológiai Tanszékének munkatársai vettek részt a kutatásban.

Az együttműködés magában foglalja a vezető nemzeti és nemzetközi intézmények közreműködését, mint például a Barcelonai Mikroelektronikai Intézet – IMB-CNM (CSIC), a Manchesteri Nemzeti Grafén Intézet (Egyesült Királyság) és a Grenoble Neuroscience Institute – Université Grenoble Alpes (Franciaország) . ) és a Barcelonai Egyetem. A technológia szabványos félvezető gyártási folyamatokba történő integrálása az IMB-CNM Specialized Micro- and Nano-Fabrication Cleanroom (CSIC) telephelyén történt, Dr. Xavi Illa CIBER kutató felügyelete mellett.

Klinikai fordítás: következő lépések

-ban leírt EGNITE technológia Természet nanotechnológia A cikket az INBRAIN Neuroelectronics, az ICN2 és az ICREA barcelonai leányvállalata szabadalmaztatta és engedélyezte az IMB-CNM (CSIC) támogatásával. A cég, amely a Graphene Flagship projektben is partner, a technológia klinikai alkalmazásokra és termékekre való átültetését vezeti. Carolina Aguilar vezérigazgató irányításával az INBRAIN Neuroelectronics arra készül, hogy ennek az innovatív graféntechnológiának az első emberen végzett klinikai vizsgálatait végezze el.

A katalóniai félvezetőgyártás ipari és innovációs környezete, ahol ambiciózus nemzeti stratégiák a feltörekvő anyagokon alapuló félvezető-technológiák előállításához szükséges legkorszerűbb létesítmények építését tervezik, példátlan lehetőséget kínál a ma bemutatott eredmények fordításának felgyorsítására. a klinikai eredményekbe. Alkalmazások.

Záró megjegyzések

a Természet nanotechnológia A cikk egy innovatív, grafén alapú neurotechnológiát ír le, amely a bevált félvezető-gyártási folyamatokkal bővíthető, megőrizve az átalakító hatás lehetőségét. Az ICN2 és partnerei folytatják a leírt technológia fejlesztését és érlelését azzal a céllal, hogy azt hatékony és innovatív terápiás neurotechnológiává alakítsák át.

Hivatkozás: Damia Viana és Stephen T. „Grafén nanoméretű vékonyfilm-mikroelektródák nagy felbontású idegsejtek rögzítéséhez és in vivo stimulálásához”. 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, Lucasa Rodriguez , 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 és José A. Garrido, 2024. január 11. Természet nanotechnológia.
doi: 10.1038/s41565-023-01570-5