Interfaz neurológica sana y eficiente a partir de grafeno

En una emocionante nueva investigación, un equipo de Graphene Flagship ha publicado recientemente un trabajo que muestra cómo es posible interconectar grafeno con las células neuronales, manteniendo la integridad de estas células vitales. Este trabajo, publicado en la revista ACS Nano fue una colaboración interdisciplinaria entre la Universidad de Trieste, en Italia, la Universidad de Castilla-La Mancha, en España y el Centro de Cambridge epecializado en grafeno. Nanotecnologos, químicos, físicos y neurobiólogos han jugado un papel muy importante.
Graphene Flagship es una iniciativa europea que promueve un enfoque de colaboración para la investigación con el objetivo de ayudar a trasladar el grafeno fuera del laboratorio académico, a través de la industria local e introducirlo en la sociedad.
Los científicos siempre han encontrado el cerebro humano infinitamente fascinante y nuestra comprensión del cerebro ha aumentado a tal grado que para la interconexión directa entre el cerebro y el resto del mundo, ahora podemos aprovechar y controlar algunas de sus funciones. Por ejemplo, mediante la medición de los impulsos eléctricos del cerebro, diferentes funciones sensoriales pueden ser recuperada
s. Esto se puede utilizar para controlar brazos robóticos para los pacientes amputados o cualquier actividad básica para los pacientes paralizados interactuando con cualquier objeto del mundo que los rodea. 
Los científicos han hecho esto posible mediante el desarrollo de electrodos que se pueden colocar profundamente dentro del cerebro. Estos electrodos se conectan directamente a las neuronas y transmiten sus señales eléctricas lejos del cuerpo, lo que permite su interpretación sin llegar a descodificar. La interfaz entre neuronas y electrodos a menudo ha sido problemática, no sólo los electrodos son muy sensibles a los impulsos eléctricos sino que además, tienen  que ser estables en el cuerpo sin alterar el tejido que controlan. Demasiado a menudo los electrodos modernos utilizados para esta interfaz (basados ​​en tungsteno o silicio) sufren de pérdida parcial o completa de la señal en el tiempo. Esto hecho esta a menudo causado por la formación de tejido cicatrizal debido a la inserción del electrodo y por su naturaleza, el cerebro evita que el electrodo actúe, impidiendo los movimientos naturales del cerebro.
El grafeno se ha demostrado que es un material prometedor para resolver estos problemas. Su excelente conductividad, la flexibilidad, la biocompatibilidad y la estabilidad dentro del cuerpo despertó el interés de los investigadores.
El trabajo publicado por Prato y sus colegas es único no solo en los resultados que encontraron, sino también en la forma en que utilizan grafeno en su estudio. Anteriormente, otros grupos han demostrado que es posible utilizar grafeno tratada para interactuar con las neuronas. Sin embargo la relación señal – ruido de esta interfaz era muy baja. Mediante el desarrollo de métodos de trabajo con grafeno, sin tratar los investigadores retienen la conductividad eléctrica del grafeno lo que es una mejora significativa del electrodo.
La profesora Laura Ballerini – uno de los profesionales clave en esta investigación explica “Por primera vez hemos interconectado grafeno a las neuronas directamente, sin ningún tipo de péptido o recubrimiento utilizado en el pasado para favorecer la adhesión neuronal. A continuación, prueba la capacidad de las neuronas para generar señales eléctricas conocidas para representar actividades cerebrales y encontramos que las neuronas conservan intactas sus propiedades de señalización neuronal . Este es el primer estudio funcional de la actividad sináptica neuronal utilizando materiales basados ​​en el grafeno no recubiertos.”
Mediante el estudio de las neuronas con microscopía electrónica e inmunofluorescencia encontraron que las neuronas permanecieron sanas, la transmisión de impulsos eléctricos normal y, muy importante, no se observó ninguna reacción adversa lo  que evita la creación de tejido cicatrizal perjudicial.
Por tanto, este es el primer paso hacia el uso de material basado en el grafeno prístino como un electrón de una interfaz neurológica.

Esperemos que se haya allanado el camino para mejores implantes cerebrales profundos, proporcionando mejor control del cerebro, con mayor sensibilidad y menos efectos secundarios no deseados.

Nota de prensa

Web del proyecto – Graphene Flagship

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