Revoluční grafenové rozhraní obousměrně komunikuje s mozkem: Naděje pro personalizovanou léčbu neurologických poruch

Vědci z IMB-CNM-CSIC a ICN2 ve Španělsku vyvinuli flexibilní neurální rozhraní na bázi grafenu, které dokáže současně „mluvit“ s mozkem a „naslouchat“ mu.

Vědci z IMB-CNM-CSIC a ICN2 ve Španělsku vyvinuli flexibilní neurální rozhraní na bázi grafenu, které dokáže současně „mluvit“ s mozkem a „naslouchat“ mu. Tento průlomový objev, úspěšně testovaný na myší modelech, překonává zásadní omezení stávajících technologií, které jsou často jednosměrné a mají potíže s přesnou detekcí nízkofrekvenčních mozkových signálů.

Současné klinické implantáty, používané například pro léčbu Parkinsonovy choroby nebo epilepsie, fungují s pevnými parametry a nepřizpůsobují se dynamickým změnám mozkové aktivity. To vede k terapiím, které nejsou dostatečně specifické a účinné. Nové grafenové rozhraní řeší tuto výzvu kombinací dvou technologií: monovrstvých grafenových tranzistorů (gFETs) pro citlivé zaznamenávání mozkové aktivity, včetně ultra-nízkých frekvencí, a mikroelektrod z nanoporézního redukovaného oxidu grafenu (rGO) pro modulaci nervových buněk elektrickými pulzy.

Klíčovým technickým problémem bylo zabránit interferenci mezi modulačními pulzy a záznamem mozkových signálů. Vědcům se podařilo integrovat obě technologie tak, aby monitorování mozkové aktivity nebylo ovlivněno modulací. Díky tomu může zařízení citlivě a přesně zaznamenávat i modulovat aktivitu mozku. Testy na myší prokázaly potenciál technologie detekovat biomarkery v reálném čase a reagovat specifickou, přizpůsobenou modulací. Tento obousměrný přístup otevírá cestu k novým, real-time a pacient-specifickým terapiím neurologických poruch. Výzkum je výsledkem dlouhodobé spolupráce a již vedl k založení spin-off společnosti INBRAIN Neuroelectronics, která vyvíjí grafenová neurální rozhraní pro klinické použití a již dokončila první lidské testy k posouzení jejich bezpečnosti a účinnosti.