Interfacce al grafene cambieranno le neuroscienze

La rivoluzionaria neurotecnologia del grafene sviluppata da ICN2 e collaboratori promette progressi trasformativi nelle neuroscienze e nelle applicazioni mediche, dimostrando interfacce neurali ad alta precisione e modulazione nervosa mirata.

Ossido di grafene

Una tecnologia innovativa basata sul grafene nanoporoso

Uno studio pubblicato su Nature Nanotechnology ha presentato un’innovativa neurotecnologia basata sul grafene con il potenziale per un impatto trasformativo nelle neuroscienze e nelle applicazioni mediche.

Questa ricerca, guidata dall’Istituto Catalano di Nanoscienza e Nanotecnologia (ICN2) insieme all’Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) e altri partner nazionali e internazionali, è attualmente in fase di sviluppo per applicazioni terapeutiche attraverso lo spin-off INBRAIN Neuroelectronics.

Rivoluzionare l'elettronica: importanti progressi utilizzando la spintronica del grafene

Dopo anni di ricerca nell’ambito del progetto European Graphene Flagship, ICN2 ha guidato, in collaborazione con l’Università di Manchester, lo sviluppo di EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), una nuova classe di neurotecnologie impiantabili flessibili, ad alta risoluzione e ad alta precisione basate sul grafene. I risultati dello studio mirano a contribuire con tecnologie innovative al panorama fiorente della neuroelettronica e delle interfacce cervello-computer.

EGNITE si basa sulla vasta esperienza dei suoi inventori nella fabbricazione e nella traduzione medica di nanomateriali di carbonio. Questa tecnologia innovativa basata sul grafene nanoporoso integra processi di fabbricazione standard nell’industria dei semiconduttori per assemblare microelettrodi di grafene di soli 25 µm di diametro. I microelettrodi di grafene presentano una bassa impedenza e un’elevata iniezione di carica, attributi essenziali per interfacce neurali flessibili ed efficienti.

L’importanza di collocare il grafene all’avanguardia tra i materiali neurotecnologici

Studi preclinici condotti da vari esperti di neuroscienze e biomedici che hanno collaborato con ICN2, utilizzando diversi modelli sia per il sistema nervoso centrale che per quello periferico, hanno dimostrato la capacità di EGNITE di registrare segnali neurali ad alta fedeltà con eccezionale chiarezza e precisione e, cosa più importante, di fornire segnali altamente mirati di modulazione nervosa.

La combinazione unica di registrazione del segnale ad alta fedeltà e stimolazione nervosa precisa offerta dalla tecnologia EGNITE rappresenta un progresso potenzialmente critico nelle terapie neuroelettroniche.

Questo approccio innovativo ha affrontato una lacuna critica nella neurotecnologia, che ha visto pochi progressi nei materiali negli ultimi due decenni. Lo sviluppo degli elettrodi EGNITE ha la capacità di collocare il grafene all’avanguardia tra i materiali neurotecnologici.

La tecnologia presentata si è basata sull’eredità della Graphene Flagship, un’iniziativa europea che negli ultimi dieci anni ha cercato di promuovere la leadership strategica europea nelle tecnologie che si basano sul grafene e altri materiali 2D.

Esposizione passiva, cervello, grafene

Dietro questa svolta scientifica c’è un lavoro di collaborazione guidato dai ricercatori dell’ICN2 Damià Viana (ora presso INBRAIN Neuroelectronics), Steven T. Walston (ora presso University of Southern California) e Eduard Masvidal-Codina, sotto la guida di ICREA Jose A. Garrido, leader del gruppo ICN2 Advanced Electronic Materials and Devices e ICREA Kostas Kostarelos, leader del laboratorio di nanomedicina ICN2 e della Facoltà di biologia, medicina e salute dell’Università di Manchester (Regno Unito).

Alla ricerca hanno partecipato Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana e Jaume del Valle, dell’Istituto di Neuroscienze e del Dipartimento di Biologia Cellulare, Fisiologia e Immunologia dell’Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

I passi successivi della ricerca

La tecnologia EGNITE è stata brevettata e concessa in licenza a INBRAIN Neuroelectronics, uno spin-off con sede a Barcellona di ICN2 e ICREA, con il supporto di IMB-CNM (CSIC). L’azienda, partner anche del progetto Graphene Flagship, sta guidando la traduzione della tecnologia in applicazioni e prodotti clinici.

Sotto la direzione del CEO Carolina Aguilar, INBRAIN Neuroelectronics si sta preparando per i primi studi clinici sull’uomo di questa innovativa tecnologia al grafene.

L'AI mostra un processo di memoria simile a quello umano, grafene

Il panorama industriale e dell’innovazione nel campo dell’ingegneria dei semiconduttori in Catalogna, dove ambiziose strategie nazionali prevedono di costruire strutture all’avanguardia per produrre tecnologie di semiconduttori basate su materiali emergenti, offre un’opportunità senza precedenti per accelerare la traduzione dei risultati presentati negli studi clinici.

Lo studio ha descritto un’innovativa neurotecnologia basata sul grafene che può essere potenziata utilizzando processi consolidati di fabbricazione di semiconduttori, con il potenziale per un impatto trasformativo. ICN2 e i suoi partner continuano a far avanzare e maturare la tecnologia sul grafene con l’obiettivo di tradurla in una neurotecnologia terapeutica realmente efficace e innovativa.

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