Прорывное исследование представляет инновационную нейротехнологию на основе графена, разработанную ICN2 и партнерами, с потенциалом для значительного прогресса в нейробиологии и терапевтических приложениях. (Концепция художника.) Фото: SciTechDaily.com
Новаторский графен нейротехнология, разработанная ICN2 и ее коллегами, обещает революционные достижения в нейробиологии и медицинских приложениях, демонстрируя высокоточные нейронные интерфейсы и целевую нервную модуляцию.
Исследование, опубликованное в Природные нанотехнологии представляет инновационную нейротехнологию на основе графена, способную оказать преобразующее воздействие на нейробиологию и медицинские приложения. Это исследование, возглавляемое Каталонским институтом нанонауки и нанотехнологий (ICN2) совместно 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 флагманского проекта по графену ICN2 в сотрудничестве с Манчестерским университетом возглавил разработку EGNITE (Инженерный графен для нейронных интерфейсов), нового класса гибких, высокоточных, имплантируемых нейротехнологий на основе графена с высоким разрешением. . Результаты, опубликованные недавно в Природные нейротехнологии стремимся внести свой вклад с помощью инновационных технологий в цветущий ландшафт нейроэлектроники и интерфейсов «мозг-компьютер».
EGNITE опирается на огромный опыт своих изобретателей в производстве и медицинском применении углеродных наноматериалов. Эта инновационная технология, основанная на нанопористом графене, объединяет стандартные производственные процессы в полупроводниковой промышленности для сборки графеновых микроэлектродов диаметром всего 25 мкм. Графеновые микроэлектроды обладают низким импедансом и высокой инжекцией заряда, что является важным атрибутом гибких и эффективных нейронных интерфейсов.
Доклиническая проверка функциональности
Доклинические исследования, проведенные различными экспертами в области нейробиологии и биомедицины, сотрудничавшими с ICN2, с использованием различных моделей как для центральной, так и для периферической нервной системы, продемонстрировали способность EGNITE записывать высокоточные нейронные сигналы с исключительной ясностью и точностью и, что более важно, обеспечивать высокоточную нервная модуляция. Уникальное сочетание высокоточной записи сигнала и точной стимуляции нервов, предлагаемое технологией EGNITE, представляет собой потенциально важное достижение в нейроэлектронной терапии.
Этот инновационный подход устраняет критический пробел в нейротехнологиях, в которых за последние два десятилетия практически не наблюдалось развития 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 в течение последнего десятилетия стремилась продвинуть европейское стратегическое лидерство в технологиях, основанных на графене и других 2D-материалах. За этим научным прорывом стоят совместные усилия исследователей ICN2 Дамиа Виана (сейчас в INBRAIN Neuroelectronics), Стивена Т. Уолстона (сейчас в Университете Южной Калифорнии) и Эдуарда Масвидал-Кодина под руководством ICREA Хосе А. Гарридо, лидер ICN2 Передовые электронные материалы и устройства Group и ICREA Костас Костарелос, лидер ICN2 Лаборатория наномедицины и факультет биологии, медицины и здравоохранения Манчестерского университета (Великобритания). В исследовании приняли участие Ксавьер Наварро, Наталия 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 нейронаук – Университет Гренобль-Альпы (Франция). ) и Университет Барселоны. Интеграция технологии в стандартные процессы производства полупроводников была выполнена в чистом помещении микро- и нанопроизводства IMB-CNM (CSIC) 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, базирующейся в Барселоне, при поддержке IMB-CNM (CSIC). Компания, также являющаяся партнером проекта Graphene Flagship, возглавляет внедрение этой технологии в клинические приложения и продукты. Под руководством генерального директора Каролины Агилар компания INBRAIN Neuroelectronics готовится к первым клиническим испытаниям этой инновационной графеновой технологии на людях.
Промышленный и инновационный ландшафт в области полупроводниковой техники в Каталонии, где амбициозные национальные стратегии предусматривают создание самых современных предприятий для производства полупроводниковых технологий на основе новых материалов, предлагают беспрецедентную возможность ускорить перевод таких результатов, представленных сегодня, в клиническую практику. Приложения.
Заключительные замечания
Природные нанотехнологии В статье описывается инновационная нейротехнология на основе графена, которую можно масштабировать с использованием установленных процессов производства полупроводников, что потенциально может оказать преобразующее воздействие. ICN2 и ее партнеры продолжают развивать и совершенствовать описанную технологию с целью превратить ее в действительно эффективную и инновационную терапевтическую нейротехнологию.
Ссылка: «Нанопористые тонкопленочные микроэлектроды на основе графена для записи и стимуляции нейронов с высоким разрешением in vivo», авторы: Дамиа Виана, Стивен Т. Уолстон, Эдуард Масвидал-Кодина, Хави Илла, Бруно Родригес-Меана, Хауме дель Валье, Эндрю Хейворд. Эбби Додд, Томас Лоре, Элизабет Пратс-Альфонсо, Наталья де ла Олива, Мари Пальма, Елена дель Корро, Мария дель Пилар Берникола, Элиза Родригес-Лукас, Томас Женер, Хосе Мануэль де ла Крус, Мигель Торрес-Миранда, Фикрет Тайгун Дуван, Никола Риа, Джастин Сперлинг, Сара Марти-Санчес, Мария Кьяра Спадаро, Клеман Эбер, Шинейд Сэвидж, Хорди Арбиоль, Антон Гимера-Брюне, М. Виктория Пуиг, Блез Ивер, Ксавье Наварро, Костас Костарелос и Хосе А. Гарридо, 11 января 2024 г., Природные нанотехнологии.
DOI: 10.1038/s41565-023-01570-5