Ya hemos comentado en algún otra publicación de nuestro blog las excepcionales propiedades físico-químicas del grafeno que están permitiendo descubrir nuevas aplicaciones para uso biomédico. Otra de ellas es la publicada estos días en la revista ACS Nano donde se muestra como un material prometedor para aplicaciones neuro-interfaz.
En el estudio, realizado por un equipo de diversos organismos de Italia, Reino Unido y España y coordinado por la Universidad de Trieste y el Centro para la Investigación del Grafeno de Cambridge, se muestra el posible uso del grafeno para fabricar electrodos que puedan ser implantados en el cerebro, lo que permitiría su utilización para restaurar las funciones sensoriales en pacientes con lesiones o parálisis de origen neuronal, o para individuos con trastornos motores tales como la epilepsia o la enfermedad de Parkinson.
Otros grupos ya habían demostrado que es posible utilizar grafeno tratado para interactuar con las neuronas pero no se había conseguido hasta ahora interconectar grafeno a las neuronas directamente. Se trata del primer estudio funcional de la actividad sináptica neuronal usando materiales a base de grafeno sin revestir.
La ciencia está permitiendo incrementar nuestra comprensión del cerebro hasta un grado tal que podemos controlar algunas de sus funciones conociendo los impulsos que la rigen. Por ejemplo, mediante la medición de los impulsos eléctricos del cerebro se pueden recuperar funciones sensoriales lo que podría ser utilizado para controlar brazos robóticos en pacientes con amputaciones o cualquier tipo de procesos básicos en pacientes paralizados. Además, al poder interferir en estos impulsos eléctricos, algunos trastornos motores (tales como la epilepsia o Parkinson) podrían llegar a ser controlados mediante el desarrollo de electrodos colocados profundamente dentro del cerebro.
La conexión entre las neuronas y los electrodos a menudo ha sido problemática: no sólo los electrodos tienen que ser muy sensibles a los impulsos eléctricos, sino que además tienen que ser estables en el cuerpo para no alterar los tejidos. Hasta ahora los electrodos basados en tungsteno o silicio sufrían de pérdida parcial o completa de la señal a lo largo del tiempo por la formación de tejido cicatrizal por la inserción del electrodo, lo que evitaba que el electrodo se moviera con los movimientos naturales del cerebro debido a su naturaleza rígida. El grafeno se ha mostrado como un material prometedor para resolver estos problemas, dada su excelente conductividad, flexibilidad, biocompatibilidad y estabilidad en el cuerpo.
Sobre la base de experimentos llevados a cabo en cultivos de células de cerebro de rata, los investigadores encontraron que los electrodos de grafeno no tratados interconectados bien con las neuronas. Mediante el estudio de las neuronas con microscopía electrónica e inmunofluorescencia los investigadores encontraron que permanecieron sanos, la transmisión de impulsos eléctricos normales y, sobre todo, se observa ninguna de las reacciones adversas que conducen al tejido de la cicatriz perjudicial.
Según los investigadores, este es el primer paso hacia el uso de materiales basados en el grafeno prístino como un electrodo para la conexión neuronal. En el futuro, estudiarán cómo las diferentes formas de grafeno, de múltiples capas a monocapa, son capaces de afectar a las neuronas, y si la sintonía de las propiedades del material de grafeno podrían alterar las sinapsis y la excitabilidad neuronal en formas nuevas y únicas lo que podría iniciar el camino al desarrollo de mejores implantes cerebrales profundos, con mayor sensibilidad y menos efectos secundarios no deseados.
La investigación fue financiada por el Graphene Flagship, una iniciativa europea que promueve la colaboración investigadora con el objetivo de ayudar a utilizar el grafeno fuera del ámbito de la investigación académica, a través de la industria local y en la sociedad.
Desde su descubrimiento en 2004, el grafeno se ha estudiado extensamente en muchos campos diferentes, incluyendo la nanoelectrónica, los materiales compuestos, la investigación energética, la catálisis y así sucesivamente. Esperamos que muchos de estos usos hasta ahora solo en el laboratorio lleguen pronto a solucionar problemas de nuestro día a día.
La investigación fue financiada por el Graphene Flagship, una iniciativa europea que promueve la colaboración investigadora con el objetivo de ayudar a utilizar el grafeno fuera del ámbito de la investigación académica, a través de la industria local y en la sociedad.
Desde su descubrimiento en 2004, el grafeno se ha estudiado extensamente en muchos campos diferentes, incluyendo la nanoelectrónica, los materiales compuestos, la investigación energética, la catálisis y así sucesivamente. Esperamos que muchos de estos usos hasta ahora solo en el laboratorio lleguen pronto a solucionar problemas de nuestro día a día.
FUENTES:
Noticias sobre Investigación de la Universidad de Cambridge
Fabbro A., et. al. ‘Graphene-Based Interfaces do not Alter Target Nerve Cells.’ ACS Nano (2016). DOI: 10.1021/acsnano.5b05647
Proyecto europeo Graphene Flagship
Aplicación de grafeno y óxido de grafeno en Biomedicina y Biotecnología Current Medicinal Chemistry , Volumen 21, Número 7, marzo de 2014, pp. 855-869 (15)
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