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Interfaces neurales flexibles basadas en grafeno para el sistema nervioso periférico

XVIII Concurso Nacional para la Adjudicación de Ayudas a la Investigación en Ciencias de la Vida y de la Materia

Grafeno, fundamentos y aplicaciones

Investigador Principal: José Antonio Garrido Ariza

Centro de investigación o Institución: Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología. Bellaterra, Barcelona.

Sinopsis

Después de una amputación, los pacientes padecen una reducción importante de sus funciones motoras y sensoriales y ven mermada su capacidad para llevar a cabo diferentes actividades. Las neuroprótesis son la solución más avanzada para restaurar o sustituir parcialmente las funciones sensoriales y motoras perdidas. Estos sistemas neuroprotésicos incluyen una interfaz con el nervio periférico que requiere un flujo de información rápido, selectivo y bidireccional entre el sistema nervioso del usuario y el dispositivo.

Nuestro objetivo es explorar la tecnología basada en grafeno para electrodos neurales que interactúen con el sistema nervioso periférico. Los objetivos principales son: 1) desarrollar la tecnología para la fabricación de sensores de grafeno y dispositivos de estimulación sobre sustratos flexibles, y 2) evaluar la eficacia de la comunicación eléctrica bidireccional de estos dispositivos en el sistema nervioso periférico.

En los primeros dos años, se desarrolló un delgado y poroso material basado en grafeno que supera las principales limitaciones de la tecnología actual de las neurointerfases. Además, se diseñó y fabricó una interfaz neuronal que utiliza el nuevo material como parte eléctricamente activa. Estudios en roedores demostraron la idoneidad de la interfase para ser implantada in vivo en el nervio ciático.

En el tercer año, esta interfaz ha sido testada para estimular selectivamente subconjuntos de axones del nervio ciático para inducir la activación de tres músculos diferentes. En comparación con electrodos estándar que usan otros materiales, nuestros dispositivos desarrollados son capaces de disminuir la corriente necesaria para activar las fibras motoras, reduciendo el daño potencial del tejido y el consumo de energía del dispositivo y con el potencial de ofrecer una ventana más larga de estimulación efectiva después de meses de implante. Próximamente, se evaluará la funcionalidad a largo plazo, la posibilidad de registrar señales nerviosas y estudiar la biocompatibilidad a nivel crónico en nervio periférico.

 

Producción Científica
 
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