Sensores de grafeno para el cerebro, aplicaciones biomédicas y nuevas interfaces cerebro-máquina
Una investigación básica, en la que participan investigadores del ICN2, del Centro Nacional de Microelectrónica del CSIC y del CIBER-BBN, y del IDIBAPS, orientada a generar innovadoras aplicaciones en humanos en el contexto del proyecto Graphene Flagship, se muestra en el Mobile World Congress.
Los sensores electrónicos de grafeno para el cerebro son posibles gracias a la colaboración interdisciplinaria entre los grupos de investigación liderados por el Dr. Jose Antonio Garrido, Profesor ICREA del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), la Dra. Rosa Villa, investigadora CSIC del Centro Nacional de Microelectrónica (CNM-IMB-CSIC) y el CIBER-BBN, y la Dra. María Victoria Sánchez Vives, Profesora ICREA del Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS).
La investigación básica encabezada por estos científicos está orientada a generar innovadoras aplicaciones en humanos en el contexto del proyecto internacional Graphene Flagship, en el cual participan estos equipos. Este proyecto está presente en el Mobile World Congress, en el Pabellón del Grafeno (Graphene Pavilion), coordinado por el ICFO – Institut de Ciències Fotòniques, en colaboración con el Graphene Flagship.
Los dispositivos consisten en matrices de microsensores de grafeno (de aproximadamente 10 x 10 micrometros) montadas en sustratos de polímeros flexibles que se adaptan a la morfología de la superficie cerebral. Cada sensor, en una configuración denominada de transistor, detecta pequeñísimos cambios de la actividad eléctrica a su alrededor. Así, la actividad eléctrica generada por las neuronas es detectada como un pequeño cambio en la conductividad del sensor de grafeno.
Estos dispositivos ya están siendo utilizados en la investigación del sueño y la epilepsia en modelos animales. El sensor de grafeno implantado en la superficie cerebral permite el registro simultáneo de la actividad eléctrica en diferentes regiones del córtex. Los resultados obtenidos será muy importantes para el desarrollo de los implantes humanos.
La detección precoz de una crisis epiléptica sería posible en pacientes epilépticos que llevaran estos sensores. El dispositivo implantado en el córtex alertaría al paciente, por ejemplo, enviando una señal de alarma a un dispositivo móvil externo. Además, el dispositivo también podría alertar a un centro médico o ambulancia y reducir los efectos de la crisis iniciando una respuesta terapéutica. La tecnología de los sensores flexibles de grafeno puede ser utilizada en otras aplicaciones biomédicas en las cuales sea necesario obtener información relevante del córtex cerebral, como neuroprótesis para comunicación verbal o para controlar extremidades artificiales.
La tecnología desarrollada utilizando sensores flexibles de grafeno dará paso también a futuras interfaces cerebro-máquina.
Animación en Youtube sobre los sensores electrónicos de grafeno para el cerebro