Des interfaces révolutionnaires en graphène visent à transformer les neurosciences

Chef Graphène La neurotechnologie développée par ICN2 et ses collaborateurs promet des avancées transformatrices dans les domaines des neurosciences et des applications médicales, démontrant des interfaces neuronales de haute précision et une neuromodulation ciblée.

Etude publiée dans Nanotechnologie naturelle Présente une neurotechnologie innovante basée sur le graphène avec le potentiel d’avoir un impact transformateur dans les neurosciences et les applications médicales. Cette recherche, dirigée par l'Institut catalan de nanosciences et nanotechnologies (ICN2) en collaboration avec l'Université autonome de Barcelone (UAB) et d'autres partenaires nationaux et internationaux, est actuellement développée pour des applications thérapeutiques par l'intermédiaire de la spin-off INBRAIN Neuroelectronics.

Principales caractéristiques de la technologie du graphène

Après des années de recherche dans le cadre du projet européen Graphene Pioneer, ICN2, en collaboration avec l'Université de Manchester, a dirigé le développement d'EGNITE (Engineered Graphene for Neural Interfaces), une nouvelle classe d'implants flexibles et haute résolution à base de graphène. technologie neuronale. . Les résultats ont été récemment publiés dans Neurotechnologie naturelle Il vise à apporter des technologies innovantes au paysage florissant de la neuroélectronique et des interfaces cerveau-ordinateur.

EGNITE s'appuie sur la vaste expérience de ses inventeurs dans la fabrication et la traduction médicale des nanomatériaux de carbone. Cette technologie innovante basée sur des nanopores de graphène intègre des processus de fabrication standard dans l'industrie des semi-conducteurs pour assembler des microélectrodes de graphène d'un diamètre de seulement 25 micromètres. Les microélectrodes de graphène présentent une faible résistance et une injection de charges élevées, caractéristiques essentielles pour des interfaces neuronales flexibles et efficaces.

Validation fonctionnelle préclinique

Des études précliniques menées par plusieurs experts en neurosciences et biomédicales en partenariat avec ICN2, utilisant différents modèles des systèmes nerveux central et périphérique, ont démontré la capacité d'EGNITE à enregistrer des signaux neuronaux à haute résolution avec une clarté et une précision exceptionnelles et, surtout, à fournir un haut degré de ciblage. Modification nerveuse. La combinaison unique d'enregistrement de signaux haute résolution et de stimulation neuronale précise fournie par la technologie EGNITE représente une avancée potentiellement critique dans la thérapeutique neuroélectronique.

Cette approche innovante comble une lacune critique dans la neurotechnologie, qui n’a pas connu de progrès significatifs dans le domaine des matériaux au cours des deux dernières décennies. Le développement des électrodes EGNITE a le potentiel de placer le graphène à l’avant-garde des matériaux neurotechnologiques.

Coopération internationale et leadership scientifique

La technologie présentée aujourd'hui s'appuie sur l'héritage du Graphene Flagship, une initiative européenne qui, au cours de la dernière décennie, a cherché à renforcer le leadership stratégique européen dans les technologies basées sur le graphène et d'autres matériaux 2D. Derrière cette avancée scientifique se cache un effort collaboratif dirigé par les chercheurs de l'ICN2, Damia Viana (maintenant à INBRAIN Neuroelectronics) et Steven T. Walston (maintenant à l'Université de Californie du Sud) et Eduard Masvidal Codina, sous la supervision de José A. Garrido. Leader de la CII2 Matériaux et appareils électroniques avancés Group, et ICREA Costas Costarellos, leader d'ICN2 Laboratoire de nanomédecine et l'École de biologie, de médecine et de santé de l'Université de Manchester (Royaume-Uni). Xavier Navarro, Natàlia de la Oliva, Bruno Rodríguez-Meana et Jaume del Valle, de l'Institut des Neurosciences et du Département de Biologie Cellulaire, Physiologie et Immunologie de l'Université Autonome de Barcelone (UAB), ont participé à la recherche.

La collaboration comprend la contribution d'institutions nationales et internationales de premier plan, telles que l'Institut de Microélectronique de Barcelone – IMB-CNM (CSIC), le National Graphene Institute de Manchester (Royaume-Uni) et l'Institut de Neurosciences de Grenoble – Université Grenoble Alpes (France). . ) et l'Université de Barcelone. L'intégration de la technologie dans les processus standards de fabrication de semi-conducteurs a été réalisée dans la salle blanche spécialisée en micro et nanofabrication (CSIC) de l'IMB-CNM, sous la supervision du chercheur du CIBER, le Dr Xavi Illa.

Traduction clinique : prochaines étapes

Technologie EGNITE décrite dans Nanotechnologie naturelle L'article a été breveté et autorisé par INBRAIN Neuroelectronics, une filiale basée à Barcelone d'ICN2 et d'ICREA, avec le soutien d'IMB-CNM (CSIC). La société, qui est également partenaire du projet Graphene Flagship, dirige la traduction de la technologie en applications et produits cliniques. Sous la direction de la PDG Carolina Aguilar, INBRAIN Neuroelectronics se prépare à mener les premiers essais cliniques sur l'homme de cette technologie innovante du graphène.

Le paysage industriel et d'innovation dans l'ingénierie des semi-conducteurs en Catalogne, où des stratégies nationales ambitieuses prévoient de construire des installations de pointe pour la production de technologies de semi-conducteurs basées sur des matériaux émergents, offre une opportunité sans précédent d'accélérer la traduction des résultats présentés aujourd'hui. dans les résultats cliniques. Applications.

Remarques finales

le Nanotechnologie naturelle L’article décrit une neurotechnologie innovante basée sur le graphène qui peut être étendue à l’aide de processus de fabrication de semi-conducteurs établis, offrant ainsi le potentiel d’un impact transformateur. ICN2 et ses partenaires continuent de développer et de faire évoluer la technologie décrite dans le but de la traduire en neurotechnologie thérapeutique efficace et innovante.

Référence : « Microélectrodes à couche mince à base de nanoscales de graphène pour l'enregistrement neuronal à haute résolution et la stimulation in vivo » par Damia Viana et Stephen T. Walston, Edward Masvidal Codina, Xavi Illa, Bruno Rodriguez Miana, Jaume del Valle, Andrew Hayward, Abby Dodd, Tomas Loret, Elisabet Prats Alfonso, Natalia de la Oliva, Marie Palma, Elena del Coro, María del Pilar Pernicola, Elisa Rodriguez Lucas , Thomas Jenner, José Manuel De la Cruz, Miguel Torres Miranda, Fikret Taigun. Dauphin, Nicola Rea, Justin Sperling, Sara Marti Sanchez, Maria Chiara Spadaro, Clément Hibbert, Sinead Savage, Jordi Arbiol, Anton Guimera-Brunet, M. Victoria Puig, Blaise Everett, Xavier Navarro, Costas Costarelos et José A. Garrido, 11 janvier 2024, Nanotechnologie naturelle.
est ce que je: 10.1038/s41565-023-01570-5