Científicos del IMB-CNM del CSIC, del CIBER-BBN, de ICREA, del ICN2, del ICFO y del IDIBAPS han desarrollado y patentado un implante flexible de grafeno para medir señales electrofisiológicas. Tiene una sensibilidad sin precedentes para registrar la actividad más sutil de órganos como el cerebro, el corazón, los nervios o la médula espinal. La tecnología, destacada en la portada de Nature Materials, ha sido probada con éxito para registrar la actividad cerebral. Se ofrece al sector médico y a grupos de investigación, especialmente del ámbito de la neurología.
El avance es portada de la edición de marzo 2019 de Nature Materials.
El uso de electrodos colocados directamente sobre un área expuesta del cerebro para registrar la actividad eléctrica de la corteza cerebral es una práctica creciente en el campo de la investigación. Hay varias tecnologías en desarrollo que se intentan abrir un hueco en el mercado como inferfases cerebro-ordenador y prótesis neuronales. Sin embargo, ninguna de ellas cumple con todos los requisitos para convertirse en la interfase ideal.
Uno de los materiales más prometedores en este campo es el grafeno: es biocompatible, flexible, tiene una baja dimensionalidad y buenas propiedades electrónicas.
Científicos del grupo de Aplicaciones Biomédicas (GAB) dirigido por Rosa Villa, del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC, y del grupo dirigido por José A. Garrido del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), han desarrollado y patentado un implante basado en microtransistores de grafeno, que detecta actividad eléctrica cerebral a frecuencias extremadamente bajas, por debajo de los 0,1 Hz, y sobre grandes áreas. Es una sensibilidad sin precedentes, que permite acceder a la actividad electrofisiológica de baja frecuencia que hasta ahora pasaba inadvertida.
En este desarrollo, que ha sido puesto a prueba con éxito para detectar actividad cerebral y cuyos resultados han sido destacados en la portada de la revista Nature Materials, ha participado un amplio equipo multidisciplinar. Además de los centros citados, también han participado la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), el Consorcio Centro de Investigación Biomédica en Red (CIBER-BBN), el Instituto Catalán de Fotónica (ICFO) y del Institut d'investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS).
Los autores de la patente de esta oferta tecnológica son los científicos Anton Guimerà Brunet, Eduard Masvidal-Codina y Rosa Villa, del IMB-CNM; José A. Garrido, investigador ICREA en el ICN2; Xavi Illa, del IMB-CNM y del CIBER-BBN; y Mavi Sánchez-Vives, científica ICREA en el IDIBAPS.
Tiene una sensibilidad sin precedentes, que permite acceder a la actividad electrofisiológica de baja frecuencia que hasta ahora pasaba inadvertida
El implante está realizado con grafeno, oro y polímero, lo que ha permitido conseguir un dispositivo flexible, que se adapta perfectamente a la superficie cerebral sin lesionarla y permite registrar y amplificar la señal de la actividad de eléctrica del cerebro antes de transmitirla al receptor, con un nivel muy bajo de ruido.
En el caso del cerebro, gran parte de la actividad es de baja frecuencia y hasta ahora no era detectable por los sistemas actuales. Además, estas señales de baja frecuencia revelan información crucial sobre diferentes eventos, como el inicio y las fases de un ataque de epilepsia, por lo que se espera que el implante permita el avance en la investigación de este trastorno.
El implante también puede aplicarse para el estudio y la monitorizar los efectos en el cerebro de un fármaco.
Esta tecnología también puede ser aplicada para registrar la actividad de otros sistemas biológicos, como los nervios periféricos, el corazón, el sistema circulatorio o la medula espinal, entre otros. Por su flexibilidad, puede adaptarse a la geometría de cualquier estructura biológica.
Nature Materials (2018). Published: 31 December 2018. https://www.nature.com/articles/s41563-018-0249-4
Jed A. Hartings. How slow can you go? Nature Materials (2018). Published: 31 December 2018. https://www.nature.com/articles/s41563-018-0272-5
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