Un estudi a Nature Nanotechnology presenta una neurotecnologia innovadora basada en grafè amb potencial per tenir un impacte transformador en neurociència i aplicacions mèdiques. La recerca, liderada per l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), participa l’Institut de Microelectrònica de Barcelona – IMB-CNM (CSIC), juntament amb altres socis nacionals i internacionals, està en desenvolupament per a aplicacions terapèutiques a través de la spin-off INBRAIN Neuroelectronics. La integració de la tecnologia en els processos estàndard de fabricació de semiconductors s’ha realitzat a la sala blanca de Micro i Nanofabricació de l’IMB-CNM.
Després d’anys de recerca sota el projecte Europeu Graphene Flagship, l’ICN2, en col·laboració amb la University of Manchester (Regne Unit), ha liderat el desenvolupament d’EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), un nou tipus de neurotecnologia implantable basada en grafè, flexible, d’alta resolució i alta precisió. Els resultats publicats avui a Nature Neurotechnology pretenen contribuir amb tecnologies innovadores al fructífer camp de la neuroelectrònica i les interfícies cervell-ordinador.
EGNITE es basa en l’àmplia experiència dels seus inventors en la fabricació i translació a la medicina de nanomaterials de carboni. Aquesta tecnologia innovadora basada en grafè nanoporós integra processos de fabricació estàndard en la indústria de semiconductors per a crear microelèctrodes de grafè de només 25 µm de diàmetre, els quals exhibeixen baixa impedància i alta injecció de càrrega, uns atributs essencials per a interfícies neurals flexibles i eficients.
Validació preclínica de les funcionalitats
Estudis preclínics realitzats per diversos experts en neurociència i biomedicina que han col·laborat amb l’ICN2, emprant diferents models per al sistema nerviós central i el perifèric, han demostrat la capacitat d’EGNITE d’enregistrar senyals neurals d’alta fidelitat amb una claredat i precisió excepcionals i, més important encara, proporcionar una modulació nerviosa altament específica. La combinació única d’enregistrament de senyals d’alta fidelitat i estimulació nerviosa precisa que ofereix la tecnologia EGNITE representa un avenç potencialment crític en teràpies neuroelectròniques.
Aquest enfocament innovador aborda una limitació central en neurotecnologia, on s’han produït pocs avenços en termes de materials durant les darreres dues dècades. El desenvolupament dels elèctrodes EGNITE té la capacitat de situar el grafè al capdavant dels materials neurotecnològics.
Col·laboració internacional i lideratge científic
La tecnologia presentada avui es basa en el llegat del Graphene Flagship, una iniciativa Europea que ha treballat durant una dècada per avançar el lideratge estratègic d’Europa en tecnologies que depenen del grafè i altres materials 2D. Darrere d’aquest avenç científic hi ha un esforç col·laboratiu encapçalat per investigadors de l’ICN2, el Dr. Damià Viana (ara a INBRAIN Neuroelectronics), el Dr. Steven T. Walston (ara a la University of Southern California) i el Dr. Eduard Masvidal-Codina, sota la tutela del Prof. ICREA Jose A. Garrido, líder del Grup de Materials i Dispositius Electrònics Avançats de l’ICN2, i el Prof. ICREA Kostas Kostarelos, líder del Laboratori de Nanomedicina a l’ICN2 i a la Facultat de Biologia, Medicina i Salut de la University of Manchester (Regne Unit).
La col·laboració inclou la contribució d’institucions nacionals i internacionals líder, com l’Institut de Microelectrònica de Barcelona – IMB-CNM (CSIC), l’Institut de Neurociències de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), el National Graphene Institute in Manchester (Regne Unit) i el Grenoble Institut des Neurosciences – Université Grenoble Alpes (França). La integració de la tecnologia en els processos estàndard de fabricació de semiconductors s’ha realitzat a la sala blanca de Micro i Nanofabricació de l’IMB-CNM (CSIC), sota la supervisió de l’investigador del CIBER, Dr. Xavi Illa.
Translació clínica: properes passes
La tecnologia EGNITE descrita en l’article de Nature Nanotechnology ha estat patentada i llicenciada a INBRAIN Neuroelectronics, una empresa spin-off amb seu a Barcelona creada per l’ICN2 i ICREA, amb el suport de l’IMB-CNM (CSIC). La companyia, també membre del projecte Graphene Flagship, està liderant la traducció de la tecnologia en aplicacions i productes clínics. Sota la direcció de la CEO Carolina Aguilar, INBRAIN Neuroelectronics es prepara per als primers assaigs clínics en humans d’aquesta innovadora tecnologia basada en grafè.
El panorama industrial i d’innovació en enginyeria de semiconductors a Catalunya, on ambicioses estratègies nacionals preveuen construir instal·lacions d’avantguarda per produir tecnologies de semiconductors basades en materials emergents, ofereix una oportunitat sense precedents per accelerar la translació dels resultats presentats avui en aplicacions clíniques.
L’article de Nature Nanotechnology descriu una neurotecnologia innovadora basada en grafè que es pot escalar mitjançant processos ben establerts de fabricació de semiconductors, oferint un gran potencial per a protagonitzar impactes transformadors. L’ICN2 i els seus socis continuen avançant i madurant la tecnologia descrita amb l’objectiu de traslladar-la a una neurotecnologia terapèutica realment eficaç i innovadora.
Artícle de referència:
Nature Nanotechnology [https://www.nature.com/articles/s41565-023-01570-5].
Comunicació ICN2
Crédits de la imatge: EGNITE