Revolucionāro grafēna saskarņu mērķis ir pārveidot neirozinātni

Vadītājs Grafēns ICN2 un tā līdzstrādnieku izstrādātā neirotehnoloģija sola transformējošus sasniegumus neirozinātnē un medicīnā, demonstrējot augstas precizitātes neironu saskarnes un mērķtiecīgu neiromodulāciju.

gadā publicēts pētījums Dabas nanotehnoloģijas Iepazīstina ar novatorisku, uz grafēnu balstītu neirotehnoloģiju, kurai var būt transformējoša ietekme neirozinātnē un medicīnā. Šis pētījums, ko vada Katalonijas Nanozinātnes un nanotehnoloģiju institūts (ICN2) sadarbībā ar Barselonas Autonomo universitāti (UAB) un citiem valsts un starptautiskajiem partneriem, pašlaik tiek izstrādāts terapeitiskiem lietojumiem, izmantojot atdalīto uzņēmumu INBRAIN Neuroelectronics.

Grafēna tehnoloģijas galvenās iezīmes

Pēc gadiem ilgas izpētes Eiropas grafēna pionieru projekta ietvaros ICN2 sadarbībā ar Mančestras Universitāti ir vadījis EGNITE (Inženierizēts grafēns neironu interfeisiem), jaunas elastīgas, augstas izšķirtspējas, uz grafēnu balstītas implantējamas klases izstrādi. neironu tehnoloģija. . Rezultāti nesen tika publicēti Dabas neirotehnoloģija Tā mērķis ir veicināt novatoriskas tehnoloģijas neiroelektronikas un smadzeņu un datoru saskarņu plaukstošajai ainavai.

EGNITE paļaujas uz savu izgudrotāju plašo pieredzi oglekļa nanomateriālu ražošanā un medicīniskajā tulkošanā. Šī novatoriskā uz grafēna nanoporām balstītā tehnoloģija integrē standarta ražošanas procesus pusvadītāju rūpniecībā, lai saliktu grafēna mikroelektrodus, kuru diametrs ir tikai 25 mikrometri. Grafēna mikroelektrodiem ir zema pretestība un augsta lādiņa injekcija, kas ir būtiskas elastīgu un efektīvu neironu saskarņu iezīmes.

Preklīniskā funkciju apstiprināšana

Preklīniskie pētījumi, ko veica vairāki neirozinātnes un biomedicīnas eksperti, sadarbojoties ar ICN2, izmantojot dažādus gan centrālās, gan perifērās nervu sistēmas modeļus, ir pierādījuši EGNITE spēju ierakstīt augstas izšķirtspējas neironu signālus ar izcilu skaidrību un precizitāti un, pats galvenais, nodrošina augsta mērķauditorijas atlases pakāpe. Nervu modifikācija. Unikālā augstas izšķirtspējas signālu ierakstīšanas un precīzas neironu stimulācijas kombinācija, ko nodrošina EGNITE tehnoloģija, ir potenciāli kritisks sasniegums neiroelektroniskajā terapijā.

Šī novatoriskā pieeja novērš kritisko plaisu neirotehnoloģijā, kas pēdējo divu desmitgažu laikā nav piedzīvojusi ievērojamu progresu materiālu jomā. EGNITE elektrodu izstrādei ir potenciāls izvirzīt grafēnu neirotehnoloģisko materiālu priekšgalā.

Starptautiskā sadarbība un zinātniskā vadība

Šodien prezentētā tehnoloģija balstās uz grafēna flagmaņa mantojumu — Eiropas iniciatīvu, kas pēdējo desmit gadu laikā ir centusies nostiprināt Eiropas stratēģisko vadību tehnoloģijās, kuru pamatā ir grafēns un citi 2D materiāli. Aiz šī zinātniskā sasnieguma ir kopīgs darbs, ko vada ICN2 pētnieki Damia Viana (tagad uzņēmumā INBRAIN Neuroelectronics) un Stīvens T. Volstons (tagad Dienvidkalifornijas Universitātē) un Eduards Masvidāls Kodina, ICREA uzraudzībā Hosē A. Garido. ICN2 līderis Uzlaboti elektroniskie materiāli un ierīces grupa, un ICREA Costas Costarellos, ICN2 vadītājs Nanomedicīnas laboratorija un Bioloģijas, medicīnas un veselības skola Mančestras Universitātē (Apvienotā Karaliste). Pētījumā piedalījās Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana un Jaume del Valle no Neirozinātņu institūta un Barselonas Autonomās universitātes (UAB) Šūnu bioloģijas, fizioloģijas un imunoloģijas katedras.

Sadarbība ietver ieguldījumu no vadošajām valsts un starptautiskajām institūcijām, piemēram, Barselonas Mikroelektronikas institūta – IMB-CNM (CSIC), Mančestras Nacionālā grafēna institūta (Lielbritānija) un Grenobles Neirozinātnes institūta – Université Grenoble Alpes (Francija). ) un Barselonas Universitāti. Tehnoloģijas integrācija standarta pusvadītāju ražošanas procesos tika veikta IMB-CNM specializētajā mikro- un nanoražošanas tīrajā telpā (CSIC) CIBER pētnieka Dr. Ksavi Illa uzraudzībā.

Klīniskā tulkošana: nākamie soļi

EGNITE tehnoloģija, kas aprakstīta Dabas nanotehnoloģijas Raksts tika patentēts un licencēts INBRAIN Neuroelectronics, ICN2 un ICREA meitasuzņēmumam Barselonā, izmantojot IMB-CNM (CSIC) atbalstu. Uzņēmums, kas ir arī Graphene Flagship projekta partneris, vada tehnoloģiju pārveidošanu klīniskos lietojumos un produktos. Izpilddirektores Karolīnas Agilaras vadībā INBRAIN Neuroelectronics gatavojas veikt šīs novatoriskās grafēna tehnoloģijas pirmos klīniskos izmēģinājumus ar cilvēkiem.

Rūpnieciskā un inovāciju ainava pusvadītāju inženierijā Katalonijā, kur vērienīgas valsts stratēģijas plāno būvēt vismodernākās iekārtas pusvadītāju tehnoloģiju ražošanai, kuru pamatā ir jauni materiāli, sniedz vēl nebijušu iespēju paātrināt šo šodien prezentēto rezultātu tulkošanu. klīniskajos rezultātos. Lietojumprogrammas.

Noslēguma piezīmes

uz Dabas nanotehnoloģijas Rakstā ir aprakstīta novatoriska uz grafēnu balstīta neirotehnoloģija, ko var paplašināt, izmantojot izveidotos pusvadītāju ražošanas procesus, saglabājot pārveidojošas ietekmes potenciālu. ICN2 un tā partneri turpina izstrādāt un pilnveidot aprakstīto tehnoloģiju ar mērķi pārvērst to efektīvā un inovatīvā terapeitiskā neirotehnoloģijā.

Atsauce: Damia Viana un Stīvens T. “Uz grafēna nanomēroga balstīti plānslāņa mikroelektrodi augstas izšķirtspējas neironu ierakstīšanai un stimulēšanai in vivo”. Volstons, Edvards Masvidāls Kodina, Ksavi Illa, Bruno Rodrigess Miana, Žume del Valle, Endrjū Heivards, Ebija Doda, Tomass Loreta, Elizabeta Pratsa Alfonso, Natālija de la Oliva, Marija Palma, Elena del Koro, Marija del Pilāra Pernikola, Luka Eliza Rodrigesa , Tomass Dženers, Hosē Manuels De la Kruss, Migels Toress Miranda, Fikrets Taiguns. Dofins, Nikola Rea, Džastins Sperlings, Sāra Marti Sančesa, Marija Kjara Spadaro, Klements Hēberts, Sineads Sevidžs, Žordi Arbiols, Antons Gimera-Brunē, M. Viktorija Puiga, Blēzs Everets, Ksavjers Navarro, Kostass Kostareloss un Hosē A. Garido, 2024. gada 11. janvāris, Dabas nanotehnoloģijas.
doi: 10.1038/s41565-023-01570-5