Implantes de grafeno en el cerebro para tratar la epilepsia y los ictus


Científicos de Barcelona desarrollan microtransistores de este material flexible y ultrafino para ser implantados en el cerebro y monitorizarlo

El grafeno saltó a la fama en 2010, cuando Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Nobel de Física por haber sintetizado seis años antes este material flexible, transparente y muy delgado, pues sólo tiene un átomo de grosor. Raro era el sector en el que no se vislumbraban aplicaciones para el que muchos consideraron el material del futuro. Y sí, a lo largo de estos años, el grafeno está empezando a estar presente en campos diversos aunque en muchos de ellos, todavía desde el laboratorio.

Es el caso de unos microtransistores o sensores cerebrales de grafenodesarrollados en varios centros de investigación de Barcelona que esta semana presenta la revista Nature Materials y que, según esperan sus creadores, servirán para estudiar el cerebro en general y, en particular, para diagnosticar y tratar enfermedades como la epilepsia o los infartos cerebrales (ictus).

Desde hace varias décadas, la implantación en distintas partes del cerebro de electrodos (los actuales son de platino e iridio) ha sido el método más común para estudiar y tratar los trastornos de este órgano.

La principal ventaja de los microtransistores de grafeno respecto a los electrodos es que éstos sólo pueden detectar la actividad cerebral por encima de un cierto umbral de frecuencia. «La señal cerebral tiene altas y bajas frecuencias, y cada una ofrece información relevante para distintos ámbitos. Las de muy baja frecuencia, por debajo de los 0,1 Hz, no se podían medir con los electrodos pero sí podemos leerla con los microtransistores de grafeno», explica José Antonio Garrido, coautor de la investigación y científico del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2).

Chip en el cerebro

Un tsunami cerebral

Según señala Anton Guimerà, también coautor e investigador del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB/CNM-CSIC), de momento los experimentos han sido realizados con una veintena de ratas sanas a las que se les indujo la epilepsia mediante la inyección de una gota de cloruro potásico. Después se les implantó mediante cirugía un sensor de grafeno.

«Básicamente lo que hicimos fue inducirles un tsunami cerebral, que lo que hace es resetear la actividad cerebral y la detiene hasta que vuelve a la normalidad. Este tipo de señales cerebrales se propagan a una velocidad muy lenta y lo que hemos conseguido es hacer un mapeado de cómo se propaga esa señal», resume.

«Cuando ocurre un ataque epiléptico prolongado, el cerebro se defiende haciendo este tipo de reseteos, de ahí la importancia de entender cómo se produce este mecanismo», añade este ingeniero electrónico.

La información del cerebro recabada por el sensor puede ser transmitida a un dispositivo móvil y mandar alertas cuando el sensor detecta, por ejemplo, que se va a producir un ataque epiléptico.

¿Por qué han elegido el grafeno? «Para nosotros hay tres razones muy claras. Al ser una tecnología muy invasiva debes tener un material muy biocompatible y que no genere inflamación en el cerebro, y el grafeno tiene un tipo de enlace que hace que sea muy poco reactivo. Por otro lado, para monitorizar el cerebro necesitas un material flexible que se adapte bien a la superficie del córtex, que es rugosa. Y por último, con el grafeno, que es un semimetal, podemos tener una configuración de transistor que nos permita medir las bajas frecuencias», resume Garrido, profesor ICREA.

Ensayo con humanos

El dispositivo implantado en el cerebro de las ratas consta de 16 transistores de grafeno que miden 100×50 micras. El área implantada ocupa en total una superficie de 1,5 mm. Los que se usen en el futuro en humanos tendrían que cubrir una superficie mayor aunque los sensores en sí no tendrían que ser más grandes, según Garrido.

El siguiente paso será validar esta tecnología en humanos y, aunque los plazos aún no son seguros, Garrido espera que en un par de años comience un ensayo clínico con pacientes epilépticos en colaboración con el University College London.

Asimismo está en contacto con neurocirujanos del Hospital del Mar de Barcelona para hacer un ensayo similar.

Por lo que respecta al estado de desarrollo de las tecnologías basadas en grafeno, Eduard Masvidal, primer autor del artículo y estudiante de doctorado del Instituto de Microelectrónica de Barcelona, considera «que de momento se ha hecho mucha investigación básica y pruebas de concepto: «A partir de ahora hay que pasar del prototipo al producto y en los próximos años veremos si se puede escalar hasta el nivel industrial».

Fuente: www.elmundo.es

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