03/02/2021 - Um implante biocompatível baseado em grafeno mede e prevê estados cerebrais com segurança. Cientistas da Graphene Flagship desenvolveram um sensor baseado em grafeno CVD que detecta sinais cerebrais em uma ampla faixa de frequência, desde frequências extremamente baixas até oscilações de alta frequência. O sensor é biocompatível e pode ser usado para medir e prever estados cerebrais.
Além disso, os sensores de grafeno poderiam ser usados em implantes crônicos devido à sua alta estabilidade no cérebro. O estudo foi conduzido por cientistas do Graphene Flagship, parceiros do Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2), Instituto de Microeletrônica de Barcelona (CSIC), CIBER-BBN e ICREA, Espanha, Universidade Ludwig-Maximilians, Alemanha e Universidade de Manchester , Reino Unido, em colaboração com o parceiro principal da Graphene, Multi Channel Systems GmbH, Alemanha.
O consórcio mostrou que os sensores baseados em grafeno concedem acesso a uma região indescritível de baixa frequência da atividade cerebral. Os métodos atuais para detectar ondas cerebrais usam eletrodos metálicos, que são ineficazes na medição de atividades de frequência muito baixa – conhecida como região “infra-lenta”. Graças à sensibilidade do grafeno, os cientistas agora podem facilmente coletar informações dessa região e pintar uma imagem melhor da atividade cerebral dos animais. Isso poderia formar a base para novos tipos de tecnologia médica neuroterapêutica.
Usando uma tecnologia desenvolvida pelo ICN2 e pelo Instituto de Microeletrônica de Barcelona, no âmbito dos projetos Graphene Flagship e BrainCom European, os cientistas do Graphene Flagship construíram uma série de transistores que registram e transmitem informações de atividade quando implantados no cérebro. O sensor possui pequenos canais na superfície: quando entram em contato com o tecido cerebral, os sinais elétricos dentro do cérebro provocam pequenas alterações na condutividade. Essas mudanças produzem um sinal e são registradas para criar uma "impressão digital" da atividade cerebral.
“Com nossa gama de dispositivos, baseados em grafeno CVD, podemos registrar sinais da região infra-lenta com altíssima precisão”, explica Jose Garrido, da Graphene Flagship partner ICN2, Espanha. “No cérebro, há uma correlação entre frequências mais baixas e mais altas de atividade cerebral, de modo que as frequências mais baixas tendem a ditar a aparência das frequências mais altas. Demonstramos que, medindo a atividade infralenta, com frequências abaixo de um décimo de hertz, podemos decodificar os ‘estados cerebrais’ de um animal.” Garrido acredita que essa tecnologia pode levar a novos tratamentos para distúrbios cerebrais como a epilepsia, pois certos padrões de sinais característicos podem revelar “estados cerebrais” que podem levar a convulsões.
Leia também - Cérebro em um chip: o primeiro protótipo
Para testar o dispositivo, eles o implantaram no cérebro de um rato de comportamento livre, monitorando-o continuamente. Os sinais foram transmitidos sem fio usando um headstage eletrônico miniaturizado desenvolvido pelo parceiro industrial Multichannel Systems. Os cientistas descobriram que as características do sinal medidas durante diferentes tipos de atividade cerebral, como durante períodos de alta atividade ou durante o sono – os chamados “estados cerebrais” – correlacionam-se muito bem com os sinais infra lentos decodificados pelo grafeno. implantar.
Além disso, Kostas Kostarelos e colegas da Graphene Flagship, parceira da Universidade de Manchester, no Reino Unido, testaram a biocompatibilidade dos dispositivos. Eles não encontraram nenhuma inflamação, além da esperada a partir da implantação do dispositivo, durante toda a duração de 12 semanas de seus testes, e o dispositivo não se degradou durante esse período.
“É muito notável ver que podemos identificar e correlacionar adequadamente os estados cerebrais dos animais com a atividade infralenta medida”, diz Garrido. Agora, o próximo passo será explorar aplicações comerciais. “Já estamos colaborando com algumas empresas interessadas nessa tecnologia e pretendemos traduzi-la em um produto – e, além disso, levá-la para clínicas e hospitais”, finaliza.
Serge Picaud, vice-líder do pacote de trabalho de tecnologias biomédicas do Graphene Flagship, comenta: “Novas tecnologias são sempre um vetor para novas descobertas. Nesse caso, os sensores de grafeno nos deram acesso às ondas cerebrais infralentas. Registrá-los em modelos animais e pacientes demonstrará se podemos realmente confiar nessas novas medições para diagnósticos precisos e opções de tratamento em pacientes com doenças cerebrais graves, como epilepsia”.
Andrea C. Ferrari, Diretora de Ciência e Tecnologia da Graphene Flagship e Presidente de seu painel de administração, acrescenta: “A Graphene Flagship reconheceu desde o início o potencial do grafeno e dos materiais em camadas para aplicações biológicas. Este notável trabalho nos aproxima de aplicações nesta área, com uma nova ferramenta possibilitada pelas propriedades únicas do grafeno.”
Fonte: https://graphene-flagship.eu