Lyderis Grafenas ICN2 ir jo bendradarbių sukurta neurotechnologija žada transformacinę pažangą neurologijos ir medicinos srityse, demonstruodama didelio tikslumo neuronines sąsajas ir tikslinę neuromoduliaciją.

Tyrimas, paskelbtas m Gamtos nanotechnologijos Pristato naujovišką grafeno pagrindu sukurtą neurotechnologiją, galinčią turėti transformacinį poveikį neuromokslams ir medicinoje. Šis tyrimas, kuriam vadovauja Katalonijos nanomokslų ir nanotechnologijų institutas (ICN2), bendradarbiaudamas su autonominiu Barselonos universitetu (UAB) ir kitais nacionaliniais ir tarptautiniais partneriais, šiuo metu yra kuriamas terapinėms reikmėms per atskirą įmonę INBRAIN Neuroelectronics.

Pagrindinės grafeno technologijos savybės

Po ilgus metus trukusių tyrimų pagal Europos grafeno pionieriaus projektą, ICN2, bendradarbiaudama su Mančesterio universitetu, paskatino sukurti EGNITE (angl. Engineered Graphene for Neural Interfaces) – naują lanksčių, didelės skiriamosios gebos grafeno pagrindu implantuojamų medžiagų klasę. nervų technologija. . Rezultatai neseniai buvo paskelbti m Gamtos neurotechnologija Juo siekiama naujoviškomis technologijomis prisidėti prie klestinčios neuroelektronikos ir smegenų bei kompiuterių sąsajų kraštovaizdžio.

EGNITE remiasi didele savo išradėjų patirtimi anglies nanomedžiagų gamybos ir medicininio vertimo srityje. Ši naujoviška grafeno nanoporų pagrindu sukurta technologija integruoja standartinius puslaidininkių pramonės gamybos procesus, kad būtų galima surinkti tik 25 mikrometrų skersmens grafeno mikroelektrodus. Grafeno mikroelektrodai pasižymi mažu atsparumu ir dideliu įkrovimu, o tai yra esminės lanksčių ir efektyvių neuronų sąsajų savybės.

Ikiklinikinės funkcijos patvirtinimas

Ikiklinikiniai tyrimai, atlikti daugelio neurologijos ir biomedicinos ekspertų, bendradarbiaujančių su ICN2, naudojant skirtingus centrinės ir periferinės nervų sistemos modelius, parodė EGNITE gebėjimą įrašyti didelės skiriamosios gebos nervinius signalus išskirtinai aiškiai ir tiksliai ir, svarbiausia, suteikti didelis taikymas.. Nervų modifikacija. Unikalus didelės raiškos signalo įrašymo ir tikslios nervų stimuliacijos derinys, kurį suteikia EGNITE technologija, yra potencialiai svarbi neuroelektroninės terapijos pažanga.

Šis novatoriškas metodas pašalina esminę neurotechnologijos spragą, kuri per pastaruosius du dešimtmečius nepastebėjo reikšmingos pažangos medžiagų srityje. Sukūrus EGNITE elektrodus, grafenas gali tapti neurotechnologinių medžiagų priešakyje.

Tarptautinis bendradarbiavimas ir mokslinė lyderystė

Šiandien pristatoma technologija remiasi grafeno flagmano palikimu – Europos iniciatyva, kuri per pastarąjį dešimtmetį siekė sustiprinti Europos strateginę lyderystę technologijų, pagrįstų grafenu ir kitomis 2D medžiagomis, palikimu. Šis mokslinis proveržis yra bendradarbiavimo pastangos, vadovaujamos ICN2 mokslininkų Damia Viana (dabar INBRAIN Neuroelectronics) ir Steven T. Walstonas (dabar Pietų Kalifornijos universitete) ir Eduardas Masvidalis Codina, prižiūrimi ICREA atstovo José A. Garrido. ICN2 lyderis Pažangios elektroninės medžiagos ir prietaisai grupė ir ICREA Costas Costarellos, ICN2 vadovas Nanomedicinos laboratorija ir Mančesterio universiteto (Jungtinė Karalystė) Biologijos, medicinos ir sveikatos mokykla. Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana ir Jaume del Valle iš Barselonos autonominio universiteto (UAB) Neurologijos instituto ir Ląstelių biologijos, fiziologijos ir imunologijos katedros dalyvavo tyrime.

Bendradarbiavimas apima pirmaujančių nacionalinių ir tarptautinių institucijų, tokių kaip Barselonos Mikroelektronikos institutas – IMB-CNM (CSIC), Nacionalinis Mančesterio grafeno institutas (JK) ir Grenoblio Neurologijos institutas – Université Grenoble Alpes (Prancūzija), indėlį. . ) ir Barselonos universitetas. Technologijos integravimas į standartinius puslaidininkių gamybos procesus buvo atliktas IMB-CNM specializuotoje mikro ir nano gamybos švarioje patalpoje (CSIC), prižiūrint CIBER tyrėjui dr. Xavi Illa.

Klinikinis vertimas: kiti žingsniai

EGNITE technologija aprašyta Gamtos nanotechnologijos Straipsnis buvo patentuotas ir licencijuotas INBRAIN Neuroelectronics, Barselonoje įsikūrusiai ICN2 ir ICREA dukterinei įmonei, remiant IMB-CNM (CSIC). Bendrovė, kuri taip pat yra „Graphene Flagship“ projekto partnerė, vadovauja technologijų vertimui į klinikines programas ir produktus. Vadovaujant generalinei direktorei Carolinai Aguilar, INBRAIN Neuroelectronics ruošiasi atlikti pirmuosius klinikinius šios naujoviškos grafeno technologijos tyrimus su žmonėmis.

Pramonės ir inovacijų kraštovaizdis puslaidininkių inžinerijoje Katalonijoje, kur ambicingomis nacionalinėmis strategijomis planuojama statyti naujausius įrenginius puslaidininkių technologijoms, pagrįstoms naujomis medžiagomis, gaminti, suteikia precedento neturinčią galimybę paspartinti šių šiandien pateiktų rezultatų vertimą. į klinikinius rezultatus. Programos.

Baigiamosios pastabos

į Gamtos nanotechnologijos Straipsnyje aprašoma naujoviška grafeno pagrindu sukurta neurotechnologija, kurią galima išplėsti naudojant nusistovėjusius puslaidininkių gamybos procesus, turinčius transformacinio poveikio potencialą. ICN2 ir jos partneriai toliau kuria ir brandina aprašytą technologiją, siekdami paversti ją efektyvia ir novatoriška terapine neurotechnologija.

Nuoroda: „Grafeno nanoskalės pagrindu pagaminti plonasluoksniai mikroelektrodai, skirti didelės skiriamosios gebos neuronų registravimui ir stimuliavimui in vivo“, pateikė Damia Viana ir Stephenas T. Walstonas, Edwardas Masvidalis Codina, Xavi Illa, Bruno Rodriguezas Miana, Jaume del Valle, Andrew Haywardas, Abby Dodd, Tomas Loret, Elisabet Prats Alfonso, Natalia de la Oliva, Marie Palma, Elena del Coro, María del Pilar Pernicola, Luca Elisa 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'as Everettas, Xavier Navarro, Costas Costarelos ir José A. Garrido, 2024 m. sausio 11 d. Gamtos nanotechnologijos.
doi: 10.1038/s41565-023-01570-5