Grafeno y microelectrónica: la clave para entender enfermedades neuronales

El grafeno es un material altamente conductivo, flexible y biocompatible que se ha convertido en un aliado imprescindible para el estudio de la actividad eléctrica del cerebro y la búsqueda de terapias para enfermedades neurológicas.

Investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB), adscrito al Centro Nacional de Microelectrónica (CNM) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España, han sido pioneros en este campo.

El uso del grafeno en la microelectrónica y la nanotecnología ha permitido un gran avance en el estudio de enfermedades como la epilepsia y el párkinson.

Inbrain Neuroelectronics, una empresa de base tecnológica cofundada por investigadores del CSIC, está desarrollando transistores de grafeno en la Sala Blanca de Micro y Nanofabricación del IMB para aplicar estos avances al diagnóstico y tratamiento de enfermedades neurológicas.

La tecnología actual de electrodos no es suficiente para conocer las señales involucradas en enfermedades neuronales, como la epilepsia y el párkinson.

Los investigadores del IMB han desarrollado transistores de grafeno capaces de detectar frecuencias cerebrales extremadamente bajas y han despertado el interés de la industria.

Inbrain Neuroelectronics ha hecho pruebas en ratones y animales grandes y espera hacer su primer ensayo clínico en seres humanos en 2023.

Las interfaces cerebrales existentes se basan en metales como el platino o el iridio, y pueden tener múltiples efectos secundarios.

La tecnología desarrollada por los investigadores del IMB consiste en electrodos de grafeno nanoestructurado, que ofrecen numerosas ventajas frente a los electrodos metálicos.

Los microtransistores son una hoja de grafeno en contacto directo con el tejido cerebral conectado por dos pistas de metal a la electrónica de registro.

Estos dispositivos se benefician de la propiedad de efecto campo del grafeno para implementar una amplificación local de señales neuronales.

La actividad eléctrica del cerebro modula así la conductividad del material bidimensional, permitiendo el registro de la actividad cerebral.

Gracias a la biocompatibilidad y la estabilidad electroquímica que ofrece el transistor de grafeno, se puede registrar una amplia gama de frecuencias, incluidas las ultralentas, con la misma fidelidad que las micropipetas de vidrio.

Esto supera sus limitaciones de uso y permite el registro de estas señales en múltiples puntos del cerebro y de forma simultánea.

El objetivo es superar el estándar actual y facilitar el estudio de las señales ultralentas en el funcionamiento del cerebro y de sus patologías.

Con los implantes de grafeno, se abre la posibilidad de dar una respuesta terapéutica adaptada a la condición clínica de cada paciente.

Además, el grafeno permite un aumento de los canales de registro sin incrementar el número de conexiones y simplifica su manejo.

El procesamiento de la gran cantidad de información que se extrae de la actividad cerebral se basa en circuitos integrados o chips diseñados en el IMB.

Fuente: Noticias de la Ciencia