Sondas neurales basadas en grafeno mapean actividad cerebral

Un nuevo estudio describe cómo un sensor basado en grafeno puede registrar la actividad cerebral en alta resolución manteniendo, al mismo tiempo, una excelente relación señal/ruido (SNR).

 

El sensor, desarrollado por investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM, Alemania), el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2, Barcelona, España) y otras instituciones, utiliza una hilera de transistores de grafeno de efecto de campo de movimiento controlado (SGFET). La matriz flexible de SGFETs permite el mapeo de la actividad eléctrica del cerebro con una SNR excelente, así como registrar ondas espontáneas lentas y actividad pre-epiléptica in vivo.

 

En los estudios en ratas, las sondas neurales miniatura, densamente empaquetadas, fueron colocadas directamente en la superficie del cerebro y se usaron para registrar las señales generadas por la actividad pre-epiléptica, así como de los niveles más pequeños de actividad cerebral, presentes durante el sueño y en respuesta a la estimulación visual de la luz. La actividad neuronal fue detectada a través de los campos eléctricos altamente localizados, generados cuando las neuronas disparan. Los investigadores también determinaron que las sondas a base de grafeno eran no tóxicas y no inflamatorias. El estudio fue publicado el 24 de febrero de 2017 en la revista 2D Materials.

 

“El grafeno es uno de los pocos materiales que permite grabar en una configuración de transistor y cumple simultáneamente con todos los demás requisitos para las sondas neurales como flexibilidad, biocompabilidad y estabilidad química”, dijo el autor principal, Benno Blaschke, MSc, de la TU Múnich. “Aunque el grafeno no es ideal para la electrónica flexible, fue un gran reto transferir nuestro proceso de fabricación de sustratos rígidos a los flexibles. El siguiente paso es optimizar el proceso de fabricación a escala de las obleas y mejorar la flexibilidad y la estabilidad del dispositivo”.

 

“El cumplimiento mecánico es un requisito importante para las sondas e interfaces neuronales seguras. En la actualidad, el interés principal son los materiales ultra-blandos que pueden adaptarse y tomar la forma de la superficie del cerebro”, dijo el autor principal, el profesor José Antonio Garrido, PhD, del ICN2. “Las interfaces neuronales de grafeno han demostrado ya un gran potencial, pero tenemos que mejorar en el rendimiento y la homogeneidad de la producción de dispositivos con el fin de avanzar hacia una tecnología real”.

 

El grafeno es una red monocapa en forma de panal de abejas, a escala atómica, de átomos de carbono que combina la mayor resistencia mecánica jamás medida en cualquier material (natural o artificial) con muy poco peso y alta elasticidad. El grafeno tiene propiedades ópticas y térmicas únicas que le permiten liberar energía en forma de calor en respuesta a la entrada de luz; También tiene una conductividad eléctrica muy alta. La gran área superficial permite la bioconjugación con biomoléculas comunes. Andre Geim y Kostya Novoselov de la Universidad de Manchester (Reino Unido), recibieron el Premio Nobel de Física en 2010, por el desarrollo de estos materiales.