Революционные графеновые интерфейсы призваны изменить нейробиологию

Лидер Графен Нейротехнология, разработанная ICN2 и ее сотрудниками, обещает революционные достижения в нейробиологии и медицинских приложениях, демонстрируя высокоточные нейронные интерфейсы и целевую нейромодуляцию.

Исследование опубликовано в Природные нанотехнологии Представляет инновационную нейротехнологию на основе графена, способную оказать преобразующее воздействие на нейробиологию и медицинские приложения. Это исследование, проводимое Каталонским институтом нанонауки и нанотехнологий (ICN2) в сотрудничестве с Автономным университетом Барселоны (UAB) и другими национальными и международными партнерами, в настоящее время разрабатывается для терапевтического применения через дочернюю компанию INBRAIN Neuroelectronics.

Ключевые особенности графеновой технологии

После нескольких лет исследований в рамках Европейского проекта пионеров графена ICN2 в сотрудничестве с Манчестерским университетом возглавил разработку EGNITE (Инженерный графен для нейронных интерфейсов), нового класса гибких имплантируемых графеновых интерфейсов с высоким разрешением. нейронные технологии. . Результаты были недавно опубликованы в Природные нейротехнологии Его цель — внести инновационные технологии в процветающую сферу нейроэлектроники и интерфейсов «мозг-компьютер».

EGNITE опирается на обширный опыт своих изобретателей в производстве и медицинском применении углеродных наноматериалов. Эта инновационная технология на основе графеновых нанопор объединяет стандартные производственные процессы в полупроводниковой промышленности для сборки графеновых микроэлектродов диаметром всего 25 микрометров. Графеновые микроэлектроды обладают низким сопротивлением и высокой инжекцией заряда, что является важным свойством гибких и эффективных нейронных интерфейсов.

Доклиническая проверка функции

Доклинические исследования, проведенные многочисленными экспертами в области нейробиологии и биомедицины, сотрудничающими с ICN2, с использованием различных моделей как центральной, так и периферической нервной системы, продемонстрировали способность EGNITE записывать нейронные сигналы высокого разрешения с исключительной ясностью и точностью и, что наиболее важно, обеспечивать высокая степень таргетированности. Модификация нерва. Уникальное сочетание записи сигналов с высоким разрешением и точной нейронной стимуляции, обеспечиваемое технологией EGNITE, представляет собой потенциально важное достижение в нейроэлектронной терапии.

Этот инновационный подход устраняет критический пробел в нейротехнологиях, в которых за последние два десятилетия не наблюдалось значительного прогресса в области материалов. Разработка электродов EGNITE может вывести графен на передний план нейротехнологических материалов.

Международное сотрудничество и научное лидерство

Представленная сегодня технология основана на наследии Graphene Flagship — европейской инициативы, которая за последнее десятилетие стремилась укрепить европейское стратегическое лидерство в технологиях на основе графена и других 2D-материалов. За этим научным прорывом стоят совместные усилия, возглавляемые исследователями ICN2 Дамией Вианой (сейчас в INBRAIN Neuroelectronics) и Стивеном Т. Уолстон (сейчас работает в Университете Южной Калифорнии) и Эдуард Масвидал Кодина под руководством Хосе А. Гарридо. лидер ICN2 Передовые электронные материалы и устройства Group и ICREA Костас Костареллос, лидер ICN2 Лаборатория наномедицины и Школа биологии, медицины и здравоохранения Манчестерского университета (Великобритания). В исследовании приняли участие Ксавьер Наварро, Наталья де ла Олива, Бруно Родригес-Меана и Хауме дель Валле из Института нейронаук и кафедры клеточной биологии, физиологии и иммунологии Автономного университета Барселоны (UAB).

Сотрудничество включает в себя вклад ведущих национальных и международных учреждений, таких как Институт микроэлектроники Барселоны – IMB-CNM (CSIC), Национальный институт графена в Манчестере (Великобритания) и Гренобльский институт нейробиологии – Университет Гренобль-Альпы (Франция). . ) и Университет Барселоны. Интеграция технологии в стандартные процессы производства полупроводников была проведена в специализированном чистом помещении для микро- и нанопроизводства (CSIC) IMB-CNM под руководством исследователя CIBER доктора Хави Илла.

Клинический перевод: следующие шаги

Технология EGNITE, описанная в Природные нанотехнологии Статья была запатентована и лицензирована компанией INBRAIN Neuroelectronics, дочерней компанией ICN2 и ICREA в Барселоне, при поддержке IMB-CNM (CSIC). Компания, которая также является партнером проекта Graphene Flagship, возглавляет внедрение этой технологии в клинические приложения и продукты. Под руководством генерального директора Каролины Агилар компания INBRAIN Neuroelectronics готовится провести первые клинические испытания этой инновационной графеновой технологии на людях.

Промышленный и инновационный ландшафт в области полупроводниковой техники в Каталонии, где амбициозные национальные стратегии планируют построить самые современные мощности для производства полупроводниковых технологий на основе новых материалов, предоставляет беспрецедентную возможность ускорить внедрение этих результатов, представленных сегодня. в клинические результаты. Приложения.

Заключительные замечания

тот Природные нанотехнологии В статье описывается инновационная нейротехнология на основе графена, которую можно масштабировать с использованием существующих процессов производства полупроводников, что потенциально может оказать преобразующее воздействие. ICN2 и ее партнеры продолжают развивать и совершенствовать описанную технологию с целью превратить ее в эффективную и инновационную терапевтическую нейротехнологию.

Ссылка: «Тонкопленочные микроэлектроды на основе графена на основе наноразмеров для записи и стимуляции нейронов с высоким разрешением in vivo», Дамиа Виана и Стивен Т. Уолстон, Эдвард Масвидал Кодина, Хави Илья, Бруно Родригес Миана, Жауме дель Валье, Эндрю Хэйворд, Эбби Додд, Томас Лорет, Элизабет Пратс Альфонсо, Наталья де ла Олива, Мари Пальма, Елена дель Коро, Мария дель Пилар Перникола, Элиза Родригес Лукас , Томас Дженнер, Хосе Мануэль Де ла Круз, Мигель Торрес Миранда, Фикрет Тайгун. Дофин, Никола Ри, Джастин Сперлинг, Сара Марти Санчес, Мария Кьяра Спадаро, Клемент Эбер, Шинейд Сэвидж, Жорди Арбиоль, Антон Гимера-Брюне, М. Виктория Пуч, Блез Эверетт, Ксавье Наварро, Костас Костарелос и Хосе А. Гарридо, 11 января 2024 г., Природные нанотехнологии.
дои: 10.1038/s41565-023-01570-5