Investigadores del CSIC emplean grafeno y microelectrónica para descifrar enfermedades neuronales

La empresa tecnológica Inbrain, cofundada por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), está desarrollando implantes neuronales con grafeno para decodificar las señales cerebrales y tratar enfermedades como la epilepsia y el Parkinson.

El grafeno, con su alta conductividad, flexibilidad y biocompatibilidad, es el perfecto aliado para descifrar la actividad eléctrica del cerebro y explorar terapias para enfermedades neurológicas, explica el CSIC en un comunicado. La comunidad científica llevaba años desarrollando materiales para avanzar en el conocimiento del cerebro y de las señales involucradas en enfermedades como la epilepsia o el Parkinson, que no se pueden conocer con la tecnología de electrodos que se usa hasta ahora.

"Para comprender mejor las enfermedades cerebrales necesitamos registrar y mapear con fiabilidad una amplia gama de frecuencias, incluidas las ultralentas, usando la misma matriz de sensores", explica el científico del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB), Anton Guimerà.

Las interfaces cerebrales existentes se basan en metales, como el platino o el iridio, y pueden tener múltiples efectos secundarios. La tecnología desarrollada consiste en unos electrodos de grafeno nanoestructurado de dimensiones micrométricas y, por sus propiedades, aportan numerosas ventajas frente a los electrodos metálicos.

Los microtransistores son una hoja de grafeno en contacto directo con el tejido cerebral conectado por dos pistas de metal a la electrónica de registro. Estos dispositivos "se benefician de la propiedad de efecto campo del grafeno para implementar una amplificación local de señales neuronales", ha indicado Guimerà. La actividad eléctrica del cerebro modula así la conductividad del material bidimensional, permitiendo el registro de la actividad cerebral.

El objetivo de los investigadores es conseguir que durante este año se realicen las primeras pruebas en seres humanos. "Queremos hacer el primer ensayo clínico en seres humanos en 2023 para conseguir el mapeo cerebral para la resección de tumores y focos epilépticos", indica la ejecutiva de Inbrain Neuroelectronics, Carolina Aguilar.

"Las pruebas las haremos en un centro asociado a la Universidad de Manchester, con quienes colaboramos, y será la primera vez que se usa el grafeno en el cerebro de un ser humano", ha asegurado Aguilar, al tiempo que ha indicado que posteriormente "nos centraremos en el desarrollo de la plataforma a nivel crónico para la descodificación y tratamiento de enfermedades del cerebro".

Según explica el CSIC, el grafeno, cuyo desarrollo empezó a estudiarse hace poco más de una década, capacita así unas interfaces con menos restricciones en la miniaturización y la resolución de las señales cerebrales. Además, mediante técnicas de multiplexación (combinar dos o más señales y transmitirlas por un solo medio), facilita el aumento de los canales de registro sin incrementar el número de conexiones y simplifica su manejo. La adquisición de estas señales se basa en circuitos integrados o chips diseñados en el IMB, lo cual permite procesar el gran volumen de información que se extrae de la actividad cerebral.

"Gracias a la biocompatibilidad y la estabilidad electroquímica que ofrece, el transistor registra una amplia gama de frecuencias, incluidas las ultralentas, con la misma fidelidad que las micropipetas de vidrio, superando sus limitaciones de uso y permitiendo, por primera vez, el registro de estas señales en múltiples puntos del cerebro y de forma simultánea. Este hecho facilita el estudio de las señales ultralentas en el funcionamiento del cerebro y de sus patologías", explica el investigador del IMB, a lo que añade que "la meta es superar el estándar actual".