Medir la actividad cerebral con precisión es esencial para desarrollar una mayor comprensión de enfermedades como la epilepsia y los trastornos que afectan la función cerebral y el control motor. Se necesitan sondas neuronales con alta resolución espacial tanto para registrar como para estimular áreas funcionales específicas del cerebro. Ahora, Los investigadores del Graphene Flagship han desarrollado un nuevo dispositivo para registrar la actividad cerebral en alta resolución mientras se mantiene una excelente relación señal / ruido (SNR). Basado en transistores de efecto de campo de grafeno, los dispositivos flexibles abren nuevas posibilidades para el desarrollo de implantes e interfaces funcionales.

La investigación, publicado en Materiales 2D , fue un esfuerzo de colaboración que involucró a socios emblemáticos de la Universidad Técnica de Munich (TU Munich; Alemania), Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS; España), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas (CSIC; España), El Centro de Redes de Investigación Biomédica en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN; España) y el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2; España).

Los dispositivos se utilizaron para registrar las grandes señales generadas por la actividad preepiléptica en ratas, así como los niveles más pequeños de actividad cerebral durante el sueño y en respuesta a la estimulación de la luz visual. Este tipo de actividades conducen a señales eléctricas mucho más pequeñas, y están al nivel de la actividad cerebral típica. La actividad neuronal se detecta a través de los campos eléctricos altamente localizados que se generan cuando las neuronas se activan. tan densamente empaquetado, Los dispositivos de medición ultrapequeños son importantes para obtener lecturas cerebrales precisas.

Las sondas neuronales se colocan directamente en la superficie del cerebro, por lo que la seguridad es de suma importancia para el desarrollo de dispositivos de implantes neurales basados ​​en grafeno. En tono rimbombante, los investigadores determinaron que las sondas basadas en grafeno no son tóxicas, y no indujo ninguna inflamación significativa.

Dispositivos implantados en el cerebro como prótesis neurales para tecnologías de estimulación cerebral terapéutica e interfaces para dispositivos sensoriales y motores. como miembros artificiales, son un objetivo importante para mejorar la calidad de vida de los pacientes. Este trabajo representa un primer paso hacia el uso del grafeno en la investigación, así como en dispositivos neuronales clínicos. mostrando que las tecnologías basadas en grafeno pueden ofrecer la alta resolución y la alta SNR necesaria para estas aplicaciones.

El primer autor Benno Blaschke (TU Munich) dijo que "el grafeno es uno de los pocos materiales que permite grabar en una configuración de transistor y simultáneamente cumple con todos los demás requisitos para las sondas neuronales, como la flexibilidad, biocompatibilidad y estabilidad química. Aunque el grafeno es ideal para la electrónica flexible, Fue un gran desafío transferir nuestro proceso de fabricación de sustratos rígidos a sustratos flexibles. El siguiente paso es optimizar el proceso de fabricación a escala de obleas y mejorar la flexibilidad y estabilidad del dispositivo ".

José Antonio Garrido (ICN2), dirigió la investigación. Dijo que "el cumplimiento mecánico es un requisito importante para las sondas e interfaces neuronales seguras. Actualmente, la atención se centra en materiales ultrasuaves que pueden adaptarse conforme a la superficie del cerebro. Las interfaces neuronales de grafeno ya han mostrado un gran potencial, pero tenemos que mejorar el rendimiento y la homogeneidad de la producción del dispositivo para avanzar hacia una tecnología real. Una vez que hemos demostrado la prueba de concepto en estudios con animales, el próximo objetivo será trabajar hacia el primer ensayo clínico en humanos con dispositivos de grafeno durante el mapeo intraoperatorio del cerebro. Esto significa abordar todos los problemas regulatorios asociados con los dispositivos médicos, como la seguridad, biocompatibilidad, etc. "