Tendencias21

Crean con grafeno una interfaz neurológica sana y eficiente

Científicos italianos, españoles y británicos han desarrollado, dentro del gran proyecto europeo Graphene Flagship, una interfaz neuronas-exterior que mantiene la integridad de las células. Para ello han utilizado grafeno no tratado, en lugar del tungsteno o el silicio que se utilizaban hasta ahora, y que eran menos eficientes y sanos.

Crean con grafeno una interfaz neurológica sana y eficiente

Un equipo del proyecto europeo Graphene Flagship ha publicado un trabajo que muestra cómo se puede interconectar grafeno con células neuronales, manteniendo la integridad de estas vitales células.

El trabajo, publicado en la revista ACS Nano, es una colaboración interdisciplinar entre la Universidad de Trieste (Italia), la Universidad de Castilla-La Mancha, y el Centro de Grafeno de Cambridge (Reino Unido), con nanotecnólogos, químicos, físicos y neurobiólogos jugando un papel importante.

El Graphene Flagship es una iniciativa europea que promueve un enfoque de colaboración en la investigación con el objetivo de trasladar el grafeno fuera de los laboratorios, a través de la industria local y hacia la sociedad.

Los científicos siempre han encontrado el cerebro humano infinitamente fascinante y nuestra comprensión del cerebro ha aumentado a tal grado que interconectando directamente el cerebro con el mundo exterior, podemos aprovechar y controlar algunas de sus funciones.

Por ejemplo, mediante la medición de los impulsos eléctricos del cerebro se pueden recuperar las funciones sensoriales. Esto se puede utilizar para que pacientes amputados controlen brazos robóticos o diversos procesos básicos para pacientes paralizados -desde el habla hasta mover los objetos de su entorno.

Los científicos han hecho esto posible desarrollando electrodos que se pueden colocar en lo profundo del cerebro. Estos electrodos se conectan directamente a las neuronas y transmiten sus señales eléctricas fuera del cuerpo, permitiendo descodificar su significado. La interfaz entre neuronas y electrodos a menudo es problemática, porque los electrodos no sólo tienen que ser muy sensibles a los impulsos eléctricos sino que tienen que ser estables en el cuerpo sin alterar el tejido que miden.

Demasiado a menudo los electrodos modernos utilizados para esta interfaz (basados ​​en tungsteno o silicio) sufren pérdidas parciales o completas de la señal con el tiempo. Esto está causado a menudo por la formación de tejido cicatrizante por la inserción del electrodo y porque su naturaleza rígida impide que el electrodo se mueva con los movimientos naturales del cerebro.

El grafeno ha demostrado ser un material prometedor para resolver estos problemas. Su excelente conductividad, flexibilidad, biocompatibilidad y estabilidad dentro del cuerpo despertó el interés de los investigadores.

El trabajo publicado por Maurizio Prato (Universidad de Trieste) y sus colegas es único tanto en los resultados que encontraron, como en la forma en que utilizaron el grafeno para su estudio. Anteriormente, otros grupos han demostrado que es posible utilizar grafeno tratado para interactuar con las neuronas. Sin embargo la ratio señal-ruido de esa interfaz era muy baja. Mediante el desarrollo de métodos de trabajo con grafeno sin tratar los investigadores mantienen la conductividad eléctrica del grafeno haciendo que el electrodo sea significativamente mejor.

Interconexión

Laura Ballerini, neurocientífica jefe en esta investigación, explica en la nota de prensa de Graphene Flagship: «Por primera vez hemos interconectado grafeno con neuronas directamente, sin ningún tipo de recubrimiento de péptidos utilizado en el pasado para favorecer la adhesión neuronal».

«A continuación, probamos la capacidad de las neuronas para generar señales eléctricas de las que se sabe que representan actividades cerebrales y encontramos que las neuronas conservan intactas sus propiedades de señalización neuronal… Este es el primer estudio funcional de la actividad sináptica neuronal utilizando materiales basados ​​en grafeno no recubierto».

Los científicos encontraron que los electrodos de grafeno no tratado se interconectaban bien con las neuronas. Mediante el estudio de las neuronas con microscopía electrónica e inmunofluorescencia encontraron que permanecían sanas, transmiendo impulsos eléctricos normales y, muy importante, no se observó ninguna reacción glial adversa que conduce a tejido cicatrizante perjudicial.

Por tanto, este es el primer paso hacia el uso de material basado en grafeno prístino para electrodos de una interfaz neurológica. Llevando el estudio más allá, Ballerini planea «investigar cómo las diferentes formas de grafeno, de múltiples capas o monocapas, son capaces de afectar a las neuronas… si ajustar las propiedades del material grafeno podría alterar las sinapsis y la excitabilidad neuronal de maneras nuevas y únicas». El objetivo es allanar el camino para mejores implantes cerebrales profundos tanto para aprovechar como para controlar el cerebro, con mayor sensibilidad y menos efectos secundarios no deseados.

Referencia bibliográfica:

Alessandra Fabbro, Denis Scaini, Verónica León, Ester Vázquez, Giada Cellot, Giulia Privitera, Lucia Lombardi, Felice Torrisi, Flavia Tomarchio, Francesco Bonaccorso, Susanna Bosi, Andrea C. Ferrari, Laura Ballerini, Maurizio Prato: Graphene-Based Interfaces Do Not Alter Target Nerve Cells. ACS Nano (2016). DOI: 10.1021/acsnano.5b05647.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Nuevas evidencias confirman la presencia de antiguos lagos y cuerpos de agua líquida en Marte 23 enero, 2025
    Imágenes tomadas por el rover Curiosity de la NASA muestran firmas geológicas de antiguos lagos y estanques de agua líquida en Marte, que habrían estado abiertos al aire marciano y sin agua congelada. Los especialistas indican que los rastros en forma de ondas que muestran los viejos cursos de agua se formaron hace unos 3,7 […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Las misteriosas ráfagas de radio rápidas podrían nacer en galaxias antiguas y muertas 23 enero, 2025
    Los astrónomos están dejando atrás la idea de que las ráfagas de radio rápidas (FRB) emanan únicamente de regiones de formación estelar activa o galaxias jóvenes: nuevas evidencias observacionales sugieren que los orígenes de estos enigmáticos eventos cósmicos podrían ser más diversos, incluyendo incluso a galaxias antiguas y sin actividad.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • ¿Fue la Edad del Hierro un período histórico matriarcal? 23 enero, 2025
    Genetistas y arqueólogos han descubierto a través del análisis de ADN antiguo evidencia convincente que sugiere que la Edad del Hierro de Gran Bretaña puede haber sido aún más matriarcal de aquello que se pensaba anteriormente: las tierras se transmitían a la descendencia femenina, por ejemplo, siendo la primera vez que se documenta este tipo […]
    Redacción T21
  • Un enorme objeto interestelar modificó para siempre a nuestro Sistema Solar 22 enero, 2025
    Un estudio sugiere que es posible que un objeto de origen interestelar de enorme tamaño y peso se introdujera en el Sistema Solar al principio de su formación, dejando una huella imborrable en las órbitas planetarias, antes de desviarse nuevamente hacia otros confines del Universo. El visitante fugaz podría haber tenido características similares al misterioso […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Cada vez más cerca de la energía limpia e ilimitada: el “Sol artificial” de China rompe un nuevo récord 22 enero, 2025
    La posibilidad de disfrutar de una fuente energética limpia e inagotable está más cerca de ser una realidad, luego que este lunes 20 de enero el Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), el reactor de fusión experimental conocido como el “Sol artificial” chino, rompiera un nuevo récord de producción de plasma: superó en más del doble […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • La costumbre de orinar en grupos provendría de los monos 22 enero, 2025
    Las personas generalmente van al baño en grupos: según una nueva investigación, los chimpancés hacen lo mismo, posiblemente para fortalecer los lazos sociales. Es posible que la tendencia en los seres humanos hacia la "micción contagiosa" sea una herencia evolutiva proveniente de otros primates.
    Redacción T21
  • Descubren antiguos sacrificios para hacer "renacer" al Sol después de una enorme erupción volcánica 21 enero, 2025
    Cientos de artefactos de piedra descubiertos en la isla danesa de Bornholm pueden haber sido ofrecidos a los dioses para evitar una crisis climática: se entregaron a modo de sacrificio hace casi 5.000 años, para lograr el "regreso" de un Sol oscurecido luego de una gigantesca erupción volcánica. Los investigadores creen que todo el hemisferio […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El cambio climático está "atrapando" a algunas bacterias en un bucle temporal eterno 21 enero, 2025
    Especies de bacterias en un lago de Wisconsin están en una suerte de "bucle interminable" evolutivo: han crecido rápidamente y regresado abruptamente a su estado inicial, repitiendo una y otra vez ese ciclo, aparentemente en respuesta a estaciones y otros parámetros ambientales que cambiaron drásticamente como consecuencia del cambio climático.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Tendremos un futuro utópico y distópico a la vez 21 enero, 2025
    La nueva edición de la exposición ArtFutura, que se desarrolla en el Palacio Neptuno de Madrid, transmite un mensaje claro: la Inteligencia Artificial Generativa no es una amenaza para el arte, sino una nueva herramienta que expande los límites de nuestra creatividad. Sin miedo.
    Alejandro Sacristán (enviado especial T21)
  • Una interfaz cerebro-ordenador permite a una persona con parálisis operar un helicóptero virtual 21 enero, 2025
    La interfaz cerebro-ordenador puede permitir a las personas con parálisis interactuar con otros, participar en trabajos remotos y disfrutar de actividades recreativas: un implante colocado quirúrgicamente en una persona con parálisis en las cuatro extremidades proporcionó un nivel de control sin precedentes sobre un cuadricóptero virtual, solo pensando en el movimiento de los dedos para […]
    Redacción T21