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Interfaz de Grafeno interactúa con neuronas sin dañarlas

Un equipo europeo de científicos desarrolló un sistema de interconexión cerebral a base de Grafeno en lugar de Silicio y Tungsteno. El resultado: un instrumento lector de impulsos eléctricos que no afecta a las células cerebrales.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Un consorcio científico conformado por investigadores de España, Inglaterra e Italia, crearon una interface externa de comunicación neuronal a base de grafeno que mantiene íntegras a la neuronas durante los procesos de intercambio de datos.

Interfaz de Grafeno interactúa con neuronas sin dañarlas

El proyecto forma parte del nuevo programa de la Unión Europea denominado Graphene Flagship, el cual tiene como objetivo profundizar en los alcances aplicativos del grafeno en su rol de sustituto de materiales tradicionales como el Silicio y el Tungsteno utilizados para diseñar equipos médicos de diagnóstico cerebral, pero que por sus propiedades tienden a dañar a corto y mediano plazo a las neuronas.

El equipo interdisciplinario está compuesto por químicos, físicos, nanotecnólogos, neurobiólogos e ingenieros electrónicos de la Universidad de Castilla-La Mancha, La Universidad de Trieste y el Centro de Grafeno de Cambridge. Su trabajo ha sido publicado en diferentes publicado medios científicos como la revista especializada ACS Nano donde resaltan que este programa está dirigido a encontrar más capacidades del grafeno como material semiconductor de nuevos sistemas de monitoreo, medición y diagnóstico para la medicina.

Grafeno
El grafeno es el objetivo de estudio del programa de la Unión Europea para identificar las diferentes aplicaciones del material en el desarrollo de nuevos sistemas para la industria.
 

Este es un gran avance para la medicina tomando en cuenta que la comprensión operativa del cerebro ha sido posible gracias a los sistemas que miden los impulsos eléctricos de las neuronas, lo que ha ayudado a generar mapas cerebrales que pueden ser estudiados y han dado paso a métodos de intercomunicación con sistemas externos para aprovechar y controlar algunas de sus funciones sobre dispositivos tecnológicos.

Esto es posible ya que al trabajar con impulsos eléctricos, tanto las neuronas como las interfaces digitales externas pueden acoplarse para medir e interpretar sus frecuencias eléctricas y generar una especie de lenguaje común que es comprensible mediante plataformas de cómputo.

Como resultado, al controlar funciones sensoriales del cerebro es posible desarrollar sistemas que permitan por ejemplo a pacientes amputados manipular brazos robóticos u otros procesos básicos aun para personas con parálisis total de cuerpo, habilitándolos para hablar mediante decodificadores que interpretan dichas señales y las convierten en lenguajes sonoros.

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Graphene Flagship
Las investigaciones han derivado ya en diferentes desarrollos de prototipos para electrónica orgánica, semiconductores y sistemas de medición digital.
 

En materia de investigación y desarrollo, la ciencia ha madurado a tal grado en este campo que han logrado diseñar electrodos que pueden ser colocados al interior del cerebro para capturar más directamente las señales eléctricas del cerebro y transmitirlas con mayor precisión a los sistemas externos para su interpretación.

Sin embargo, muchas de estas interfaces a base de electrodos están compuestos de silicio y tungsteno, materiales que a la postre pueden ocasionar daños irreversibles al órgano debido a que tienden a generar respuestas inmunológicas.

El problema más trascendental en el uso de los electrodos a base de silicio y tungsteno para las interfaces neuronales, es que al insertarlos promueven que el cuerpo produzca tejido cicatrizante por la rigidez del material cada vez que se fricciona con la corteza del cerebro.

En cambio, al ser un material altamente flexible y con niveles superiores de conductividad, el grafeno se adhiere a la superficie del cerebro sin crear tanta fricción haciéndolo altamente biocompatible y estable a las estructuras de los órganos del cuerpo humano, por lo que ha despertado el interés de la comunidad científica.

“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”, mencionó Laura Ballerini, neurocientífica responsable del grupo interdisciplinario encargado de este desarrollo. “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 estudios de este grupo científico han incluido validaciones con técnicas de microscopía electrónica e inmuno-fluorescencia que demostraron presuntamente la estabilidad de las células para transmitir impulsos eléctricos normales, y lo más importante, de acuerdo a los especialistas no se observó ninguna reacción glial adversa que derive en tejido cicatrizante perjudicial.

Con este programa, la Unión Europea planea transferir lo más pronto posible el conocimiento y tecnología resultantes de sus diferentes estudios sobre el grafeno y sus aplicaciones en la industria, a fin de que no solo queden como prototipos de laboratorio los sistemas creados sino entregárselos directamente a las compañías para que comiencen a fabricar más productos a base de grafeno y la gente sea beneficiada.

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