Sensores de grafeno para interactuar con el cerebro

Las tecnologías que se presentan en el Pabellón del Grafeno del Mobile World Congress, que se celebra estos días en Barcelona (España), aprovechan la combinación única de las propiedades del grafeno, un material de carbono con alta flexibilidad, biocompatibilidad y facilidad para el transporte de electricidad.

El pabellón, coordinado por el Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), en colaboración con el Graphene Flagship, incluye un espacio donde se presentan tecnologías desarrolladas por investigadores del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2).

Una de ellas son los sensores electrónicos basados en grafeno que pueden usarse para detectar la actividad eléctrica del cerebro. Estos sensores pueden aplicarse en un área grande y con una resolución muy alta. La tecnología se ha desarrollado por la colaboración entre los grupos de investigación liderados por Jose Antonio Garrido, profesor ICREA del ICN2; Rosa Villa, investigadora CSIC del Centro Nacional de Microelectrónica (CNM-IMB-CSIC) y el CIBER-BBN; y María Victoria Sánchez Vives, profesora ICREA del Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS).

Basados en las tecnologías de microfabricación más novedosas, los dispositivos consisten en matrices de microsensores de grafeno (de aproximadamente 10 micras x 10 micras) 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 el estudio 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 se puede usar 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. También dará paso a futuras interfaces cerebro-máquina, un ambicioso objetivo que posibilitará una comunicación más eficiente entre las personas y los sistemas electrónicos artificiales.

La investigación básica encabezada por este equipo de científicos está orientada a generar innovadoras aplicaciones en humanos en el contexto del Graphene Flagship y el Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), del cual es miembro el ICN2. (Fuente: ICN2)